1、隨著信息時代多功能便攜式和高能量電子設備的需求日益增長，以及為減小環(huán)境污染而提出的使用電動汽車的迫切要求，開發(fā)高比容量、高穩(wěn)定性、高安全性、長壽命、低成本的新型鋰離子電池負極材料顯得尤為迫切。本文在綜合評述了鋰離子電池及其負極材料研究進展的基礎上，選取錫(Sn)基負極材料作為研究對象，采用真空濺射技術，在銅箔基片上制備了不同工藝參數(shù)的Sn、Sn/C復合/多層膜。采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、

2、電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP)等技術和設備，以及循環(huán)伏安(CV)、恒電流充放電等電化學測試方法，重點研究了制備方法、工藝參數(shù)對Sn、Sn/C復合/多層膜的形貌、成份、相結構及電化學性能等影響，為利用真空濺射技術開發(fā)新型的錫基薄膜負極材料提供了理論依據(jù)和關鍵制備技術。 研究了制備方法對Sn薄膜微結構和電化學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，直流磁控濺射制備的Sn薄膜電極首次嵌鋰容量為771.3mAh/g，30次循環(huán)后容量降至98.9mAh

3、/g；而射頻磁控濺射制備的Sn薄膜電極首次嵌鋰容量為653.75mAh/g，30次循環(huán)后容量保持在515mAh/g，具有較好的電化學性能。 研究了射頻濺射功率對Sn薄膜沉積速率、微結構及電化學性能的影響。結果表明，功率與沉積速率存在近似線性關系；隨著濺射功率的增加，薄膜的晶化加劇，晶粒粗化；當功率達400W時，錫銅相互擴散生成Cu6Sn5合金相；250 W功率下制備的Sn薄膜電極具有最優(yōu)的電化學性能。 研究了濺射時間對S

4、n薄膜微結構和電化學性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著濺射時間增加，薄膜晶化加劇，晶粒先增大后呈細化趨勢；當濺射時間為15min時，Sn薄膜電極具有最優(yōu)的循環(huán)性能：首次庫倫效率為69％，30次循環(huán)后容量保持在650mAh/g。 研究了200℃熱處理對Sn薄膜表面形貌、組織結構及電化學性能的影響。結果表明，熱處理后薄膜出現(xiàn)了Cu<,6>Sn<,5>和Cu<,3>Sn，改善了膜層與基體的結合力及綜合電化學性能：首次嵌鋰容量達707mAh/g

5、，首次庫侖效率為83％，此后穩(wěn)定在95％左右，30次循環(huán)后容量為652mAh/g，電化學性能有了較大改善。 研究了石墨含量對Sn/C復合薄膜形貌和電化學性能的影響。隨著石墨含量的增加，Sn/C復合薄膜電極的首次嵌鋰容量逐漸降低，首次庫倫效率逐漸升高，首次容量損失呈減少趨勢。 研究了Sn/C多層膜的微結構和電化學性能。實驗表明，Sn/C多層膜的30次循環(huán)后容量為250mAh/g；其庫侖效率基本維持在95％，Sn/C多層膜結