非晶態(tài)Fe0.51P0.49合金薄膜的電化學制備及其性能研究

榮文倩,鄭小美,張朋越,葛洪良

(1.中國計量大學 材料科學與工程學院,浙江 杭州 310018;2.中國計量大學 標準化學院,浙江 杭州 310018)

全球變暖以及日益嚴峻的環(huán)境污染,促使我們必需使用和開發(fā)綠色能源和可再生能源,如潮汐能,風能和太陽能[1-2]。由于這些自然資源的不可連續(xù)使用性,開發(fā)應用于智能電網(wǎng)領域的高比容量能量存儲系統(tǒng)是一項當前緊迫的任務。目前,可充電鋰離子電池(LIBs)作為主要的儲能設備,廣泛應用在便攜式電子設備、電動汽車、人工心臟起搏器和植入式電子醫(yī)療設備[3-4]。為了滿足智能電網(wǎng)和電動汽車所需的高能量密度和安全性能的要求,很多科學家集中研究開發(fā)新的電極材料。在負極方面,目前商業(yè)化的石墨負極,由于其低的理論比容量為372 mAh·g-1,而限制了它在智能電網(wǎng)和電動汽車等方面的應用。因此,開發(fā)具有高可逆容量和長循環(huán)壽命的的鋰離子電池負極材料來代替碳負極已經(jīng)激起科學家的興趣[5-7]。

在眾多的負極材料中,非金屬磷作為鋰離子電池負極材料格外備受青睞。因為磷在自然界中儲量豐富、成本低,且具有高達2596 mAh·g-1的理論比容量(P+3 Li++3 eLi3P)[8-9]。此外,磷具有獨特的層狀結(jié)構(gòu)和低的原子堆積密度,有利于鋰離子的迅速擴散,從而提高其循環(huán)和倍率性能。但是,磷自身導電性差,磷與鋰形成Li3P的過程中會引起將近300%的體積膨脹,這會導致電極材料粉化,嚴重時會與集流體相脫離,因此容量衰減很快,循環(huán)性能差。為了提高磷的導電性……