CN101289176A - 一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101289176A
CN101289176A CNA2008100378541A CN200810037854A CN101289176A CN 101289176 A CN101289176 A CN 101289176A CN A2008100378541 A CNA2008100378541 A CN A2008100378541A CN 200810037854 A CN200810037854 A CN 200810037854A CN 101289176 A CN101289176 A CN 101289176A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
cathode material
lithium ion
ion battery
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008100378541A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101289176B (zh
Inventor
吴济今
傅正文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fudan University
Original Assignee
Fudan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fudan University filed Critical Fudan University
Priority to CN2008100378541A priority Critical patent/CN101289176B/zh
Publication of CN101289176A publication Critical patent/CN101289176A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101289176B publication Critical patent/CN101289176B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明属电化学技术领域，具体为一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法。该阴极材料为通过反应性脉冲激光沉积法制备获得的三磷化四锡(Sn4P3)薄膜。该薄膜制成的电极，具有良好的充放电循环可逆性，可逆比容量为552mAh/g左右。三磷化四锡(Sn4P3)电极材料化学稳定性好、比容量高、制备方法简单，适用于锂离子电池。

Description

一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法
技术领域
本发明属电化学技术领域，具体涉及一类用于锂离子电池的阴极材料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池是笔记本电脑、照相机、手机以及其它通讯器材的重要电源，而且有可能作为绿色能源用于汽车和其它交通工具。目前市售的锂离子电池主要由碳基阴极材料，有机液体电解质和含锂的过渡金属氧化物阴极材料所组成。为了进一步提高锂离子电池的性能，人们正在研究、寻找比碳基阴极材料性能更好的新型的阴极材料。此外，随着微电子器件的小型化，迫切要求开发与此相匹配的锂离子电池，例如薄膜锂离子电池等。
发明内容
本发明的目的在于提出一类性能良好的锂离子电池阴极材料及其制备方法。
本发明提出的锂离子电池阴极材料，是一种具有斜方六面体结构的三磷化四锡(Sn4P3)材料。经研究表明，此类材料具有良好的电化学性能，可作为高性能锂离子电池的阴极材料。目前为止没有关于薄膜化的三磷化四锡(Sn4P3)用作锂离子电池阴极材料的报道。本发明提出的作为锂离子电池阴极材料的三磷化四锡(Sn4P3)为薄膜形式，其薄膜材料的厚度为0.2-1μm。
本发明还提出了前述锂离子电池阴极材料的制备方法，具体介绍如下：
作为锂离子电池阴极材料的三磷化四锡(Sn4P3)薄膜可采用反应性脉冲激光沉积法制备，具体步骤为：将磷粉和锡粉研磨混合后压片制成脉冲激光沉积所用的靶，其中磷粉的物质的量为锡粉的1-2倍，由掺钕钇铝榴石激光器产生的1064nm基频经三倍频后获得355nm脉冲激光，激光束经透镜聚焦后入射到上述靶上，靶子和基片的距离为25-50mm，在氩气气氛中在基片上沉积得到三磷化四锡(Sn4P3)薄膜，基片可采用不锈钢片、铂片或镀金单晶硅片，基片温度为300-600℃。薄膜的沉积时间由薄膜厚度要求确定，一般为0.2-1.0小时。薄膜厚度可由扫描电镜测定，薄膜的重量根据电子天平称量实验前后基片重量作差得到。
本发明中，三磷化四锡(Sn4P3)薄膜的晶体结构由X-射线衍射仪(Bruker D8 Advance)确定。X-射线衍射图谱表明由脉冲激光反应沉积法制得的三磷化四锡(Sn4P3)薄膜为多晶斜方六面体的结构。由扫描电镜(Philips XL30)测定表明，由脉冲激光反应沉积法制得的三磷化四锡(Sn4P3)薄膜表面光滑并伴有一些细小裂痕。
本发明中，三磷化四锡(Sn4P3)薄膜可直接制成锂离子电池薄膜电极。
本发明中，三磷化四锡(Sn4P3)薄膜电极的电化学性能测试采用由三电极组成的电池***，其中，三磷化四锡(Sn4P3)薄膜用作工作电极，高纯锂片分别用作为对电极和参比电极。电解液为1M LiPF6+EC+DMC(V/V＝1/1)。电池装配在充氩气的干燥箱内进行。电池的充放电实验在蓝电(Land)电池测试***上进行。
本发明中，由脉冲激光反应性沉积法在不锈钢片等基片上制得的三磷化四锡(Sn4P3)薄膜电极均具有充放电性能，第一次放电反应的放电平台出现在0.6和0.3V(相对于Li+/Li)，第二次放电过程与第一次放电过程相比，不可逆放电容量损失为18.4％，在电压范围0-3V和电流密度5μA/cm2时，三磷化四锡(Sn4P3)薄膜电极的比容量在前20次循环内保持在552mAh/g。
上述性能表明，三磷化四锡(Sn4P3)是一类新型的阴极材料，可应用于锂离子电池。
附图说明
图1为三磷化四锡(Sn4P3)薄膜的XRD谱图。图中星号表示不锈钢基片的衍射峰，方括号内的是衍射峰的晶面指标。
具体实施方式
实施例
采用反应性脉冲激光沉积法制备三磷化四锡(Sn4P3)薄膜，颜色为黑色。制备时，混合靶中，磷粉的物质的量是锡粉的2倍，采用不锈钢片作为基片，基片与靶的距离为40mm，基片温度为400℃，由Nd:YAG激光器产生的基频经三倍频产生355nm脉冲激光，激光束经透镜聚焦后入射到锑粉与硒粉的混合靶上。能量密度为2J·cm-2，沉积时间为0.5小时。
X-射线衍射测定表明沉积的薄膜为多晶斜方六面体结构的三磷化四锡(Sn4P3)(附图1)。由扫描电镜照片测定表明由脉冲激光反应性沉积制得的三磷化四锡(Sn4P3)薄膜表面光滑并伴有一些细小裂痕。
对不锈钢基片上的三磷化四锡(Sn4P3)薄膜电极的电化学性能测试结果如下：
三磷化四锡(Sn4P3)薄膜电极可在5μA/cm2充放电速率下进行充放电循环。在电压范围0-3V内，第一次放电容量可达1100mAh/g，可逆容量为552mAh/g，循环20次后容量趋于稳定，循环50次容量保持在503mAh/g。
因此，在不锈钢片上沉积的三磷化四锡(Sn4P3)薄膜可用作锂离子电池的阴极材料。

Claims (2)

1、一种锂离子电池阴极材料，其特征在于为一种具有斜方六面体结构的三磷化四锡材料，该类材料为薄膜形式，薄膜的厚度为0.2-1μm。
2、一种如权利要求1所述的锂离子电池的阴极材料的制备方法，其特征在于三磷化四锡薄膜材料采用反应性脉冲激光沉积法制备，具体步骤为：将磷粉和锡粉研磨混合后压片制成脉冲激光沉积所用的靶，其中磷粉的物质的量为锡粉的1-2倍，由掺钕钇铝榴石激光器产生的1064nm基频经三倍频后获得355nm脉冲激光，激光束经透镜聚焦后入射到上述靶上，靶子和基片的距离为25-50mm，在氩气气氛中在基片上沉积得到三磷化四锡薄膜，基片采用不锈钢片、铂片或镀金单晶硅片，基片温度为300-600℃。
CN2008100378541A 2008-05-22 2008-05-22 一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN101289176B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100378541A CN101289176B (zh) 2008-05-22 2008-05-22 一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100378541A CN101289176B (zh) 2008-05-22 2008-05-22 一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101289176A true CN101289176A (zh) 2008-10-22
CN101289176B CN101289176B (zh) 2011-05-04

Family

ID=40033658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100378541A Expired - Fee Related CN101289176B (zh) 2008-05-22 2008-05-22 一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101289176B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015028922A (ja) * 2013-06-26 2015-02-12 国立大学法人鳥取大学 ナトリウムイオン二次電池用負極およびその製造方法並びにナトリウムイオン二次電池
CN110034283A (zh) * 2018-09-17 2019-07-19 南方科技大学 磷化锡复合材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3853624A (en) * 1970-07-17 1974-12-10 Westinghouse Electric Corp High energy density iron-nickel battery
US4911996A (en) * 1988-03-11 1990-03-27 Eic Laboratories, Inc. Electrochemical cell
CN100395908C (zh) * 2006-08-03 2008-06-18 复旦大学 一类用于锂电池的阴极材料及其制备方法
CN100391035C (zh) * 2006-08-03 2008-05-28 复旦大学 以二硒化镍薄膜为阴极材料的薄膜锂电池及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015028922A (ja) * 2013-06-26 2015-02-12 国立大学法人鳥取大学 ナトリウムイオン二次電池用負極およびその製造方法並びにナトリウムイオン二次電池
CN110034283A (zh) * 2018-09-17 2019-07-19 南方科技大学 磷化锡复合材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN101289176B (zh) 2011-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100428536C (zh) 一种用于锂离子电池的三硒化二锑阳极薄膜材料及其制备方法
Feng et al. Electrochemical performance of CuO nanocrystal film fabricated by room temperature sputtering
CN111864181A (zh) 预锂化的硅负极及其制备方法和应用
KR20220038449A (ko) 리튬 이온 전도성 고체 물질
CN100395908C (zh) 一类用于锂电池的阴极材料及其制备方法
CN101237040B (zh) 一种用于锂离子电池的硒化铟铜阳极材料及其制备方法
CN101794877A (zh) 一种用于锂离子电池的氟化铜-硒纳米复合负极材料及其制备方法
CN101499529B (zh) 一种用于锂离子电池的磷化铟负极材料及其制备方法
CN101252186B (zh) 一种用于锂离子电池的磷化铬负极材料及其制备方法
CN108039479B (zh) 一种用于锂电池的阳极材料及其制备方法
CN100423330C (zh) 一种用于锂电池的硒化亚铁阴极材料及其制备方法
CN101834290A (zh) 一种用于锂离子电池的氧化钨负极材料及其制备方法
CN101882677B (zh) 用于锂离子电池的硒化锂-三硒化二锑阴极材料及制备方法
CN101289176B (zh) 一种用于锂离子电池的三磷化四锡阴极材料及其制备方法
CN100391035C (zh) 以二硒化镍薄膜为阴极材料的薄膜锂电池及其制备方法
CN100505389C (zh) 一种用于锂离子电池的硅酸钴锂正极材料及其制备方法
CN101882678B (zh) 用于锂离子电池的硒化锂-二硒化三铜阴极材料及制备方法
CN102136565A (zh) 用于锂离子电池的氧化铁-硒纳米复合负极材料及其制备方法
CN101304089B (zh) 一种用于锂离子电池的磷化镍阴极材料及其制备方法
CN100367562C (zh) 以硒化银薄膜为阳极材料的薄膜锂离子电池及其制备方法
CN100384000C (zh) 以硒化锌薄膜为阳极的薄膜锂离子电池及其制备方法
CN101834293B (zh) 一种用于锂离子电池的氮化钨负极材料及其制备方法
CN101494287A (zh) 一种用于锂离子电池的正极材料及其制备方法
CN105680028A (zh) 一种钠离子电池用负极材料硅锑合金薄膜及其制备方法
CN102522556A (zh) 一种用于锂离子电池的纳米负极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110504

Termination date: 20140522