1、隨著筆記本電腦、數(shù)碼產(chǎn)品、通訊設(shè)備的普及更新?lián)Q代及市場對動力電池這一新型綠色能源的強大需求,促使人們開發(fā)新一代鋰離子電池。新一代鋰離子電池應(yīng)具備:高容量、高功率、高安全性及長壽命等特點。新一代鋰離子電池的發(fā)展依賴于電極材料的創(chuàng)新,尤其需要進一步提高電極材料容量、循環(huán)、倍率性能及安全可靠性。目前商用的負極材料主要是石墨、焦炭等碳材料,其容量低、倍率及安全性差等已無法滿足新一代鋰離子電池對高性能負極材料的要求。NiO作為一種典型的3d-過渡

2、金屬氧化物負極材料,具有容量高(718mAh·g-1)、安全性好、來源廣泛等特點,是目前過渡金屬負極材料的研究前沿及熱點領(lǐng)域。
　　本文針對NiO負極材料中存在首次庫倫效率低和循環(huán)及倍率性能差的問題,采用氫氣泡模板電沉積法構(gòu)筑3D-多孔Ni/NiO薄膜,并將其用于鋰離子電池負極材料的研究。實驗中以不銹鋼作為基底,控制實驗條件,在電沉積金屬Ni薄膜的同時,利用高陰極極化下原位生成的氫氣泡為模板,構(gòu)筑3D-多孔Ni薄膜。分別對NiCl

3、2、NH4Cl的濃度、電流密度、沉積時間及加入添加劑等諸多合成條件對孔及孔壁結(jié)構(gòu)的影響進行了深入研究。經(jīng)實驗優(yōu)化,確定了最佳的試驗條件:主鹽濃度NiCl20.02mol·L-1、NH4Cl1mol·L-1,電流密度4A·cm-2,沉積時間20s,制備的3D-多孔Ni薄膜具有良好的結(jié)構(gòu),孔徑范圍在10-20μm,孔壁顆粒分散性好,平均晶粒尺寸0.5-2μm,薄膜厚度約為3-5μm。
　　在上述獲得3D-多孔Ni合成條件與薄膜結(jié)構(gòu)影響

4、規(guī)律的基礎(chǔ)上,對制備的3D-多孔Ni薄膜進行高溫氧化處理,構(gòu)筑3D-多孔Ni/NiO薄膜。對氧化溫度和氧化時間對薄膜結(jié)構(gòu)的影響進行了研究,熱處理溫度低于400°C時金屬Ni的氧化反應(yīng)不充分,熱處理溫度過高(600℃)會使多孔薄膜孔壁顆粒團聚在一起不利于形成高比表面積的結(jié)構(gòu),經(jīng)實驗優(yōu)化,燒結(jié)制度為450°C時間2h時,所構(gòu)筑的3D-多孔Ni/NiO薄膜結(jié)構(gòu)展示出了最佳的電化學(xué)性能。此時所得到的孔道相互連通,孔壁顆粒分散較好,主孔存在的同時

5、,顆粒間的堆垛還形成不同等級的孔,且對薄膜的氧化是部分氧化,孔壁顆粒是由外部是NiO殼層內(nèi)部是金屬Ni的交聯(lián)狀結(jié)構(gòu)。組裝電池,初始容量為659mAh·g-1電池在1C條件下經(jīng)100次循環(huán)容量增長至763mAh·g-1,20C時仍能保持在675mAh·g-1以上。通過對其物理結(jié)構(gòu)核電化學(xué)特性的深入分析,其優(yōu)異的性能一方面歸結(jié)于構(gòu)筑的3D-多孔結(jié)構(gòu)具有較高的比表面積,能夠顯著地增大電極與電解液之間的有效接觸面積,使反應(yīng)活性位點增多,并且多孔