一種用于鋰離子電池的三維多孔Cu2-xSex負極材料及其制備方法

王宜霄

摘 要：本文介紹了一種新型Cu2-xSex負極材料制備方法，通過非溶劑致相分離法制備得到微米級孔徑的多孔銅平板膜，并在平板膜上原位生長Cu2-xSex制備一體化Cu2-xSex負極材料。該材料制備工藝簡單，無須加熱，常溫即可制備且反應高效快速。借助SEM發現，Cu2-xSex均勻分布在多孔銅集流體上。在不同電流密度下對該材料進行電化學測試，發現500μA/cm2電流密度下的性能最佳，首圈容量達到2 432μAh/cm2，500圈后仍能穩定在458μAh/cm2。

關鍵詞：鋰離子電池;Cu2-xSex;原位生長;電化學測試

中圖分類號：TB383.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）35-0068-05

A Three-dimensional Porous Cu2-xSex Anode Material for

Lithium-ion Batteries and Its Preparation Method

WANG Yixiao

（Tiangong University，Tianjin 300387）

Abstract： In this paper， a new preparation method of Cu2-xSex negative electrode material was introduced. Porous copper plate membrane with micron aperture was prepared by non-solvent induced phase separation method， and the integrated Cu2-xSex negative electrode material was prepared by in-situ growth of Cu2-xSex on the plate membrane.The material can be prepared at room temperature with high efficiency and rapid reaction. It was found by SEM that Cu2-xSex was evenly distributed on porous copper fluid collection. The material was electrochemical tested at different current densities， and it was found that the best performance was achieved at the current density of 500μA/cm2， the capacity of the first lap reached 2 432μAh/cm2， and the stability remained at 458μAh/cm2 after 500laps.

Keywords： lithium-ion batteries;Cu2-xSex;in-situ generation;electrochemical testing

1 研究背景

隨著科技的快速發展，傳統能源帶來的弊端日益凸顯：一方面石油等不可再生資源逐漸匱乏;另一方面，傳統能源帶來的空氣污染日益加劇。因此，人們開始將目光轉向電池這種清潔能源，以緩解傳統能源帶來的危害。鋰離子電池的出現使穩定的鋰電池成為可能，而石墨電極因具有較高的穩定性和易于制備的特點而被用作商用鋰離子電池的負極材料。但是，隨著電子設備的不斷發展，人們對高比容量、高性能的電池需求日益迫切。傳統石墨電池的性能已趨于極限，石墨的主要儲鋰機理為石墨插層化合物（GIC）[1-2]，即一個Li離子與6個C原子相結合，但其理論轉移電子數目有限，理論比容量只有372mAh/g。因此，人們開始研究新材料作為電池負極。

Cu2-xSex具有化學計量和非化學計量，其中非計量形式為Cu2-xSex。由于Cu2-xSex能量的直接帶隙和間接帶隙具有可以在一定范圍內浮動的特性，故常應用于光催化劑、二極管、電池等領域[3-9]。……