專利名稱：一種用于鋰離子電池的硒化銦納米復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類用于鋰離子電池的硒化銦納米復(fù)合負(fù)極 材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是筆記本電腦、照相機(jī)、手機(jī)以及其它通訊器材的重要電源，而且有可 能作為綠色能源用于汽車和其它交通工具。目前市售的鋰離子電池主要由碳基負(fù)極材料， 有機(jī)液體電解質(zhì)和含鋰的過渡金屬氧化物正極材料所組成。為了進(jìn)一步提高鋰離子電池的 性能，人們正在研究、尋找比碳基負(fù)極材料性能更好的新型的負(fù)極材料。此外，隨著微電子 器件的小型化，迫切要求開發(fā)與此相匹配的鋰離子薄膜電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一類性能良好的用于鋰離子電池的負(fù)極材料及其制備方法。本發(fā)明提出的用于鋰離子電池的負(fù)極材料，是一種硒化銦納米復(fù)合薄膜材料。經(jīng) 研究表明，此類材料具有良好的電化學(xué)性能，可作為高性能鋰離子電池的負(fù)極材料。目前為 止沒有關(guān)于硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料用作鋰離子電池負(fù)極材料的報(bào)道。本發(fā)明提出的作為鋰離子電池負(fù)極材料的硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料為薄膜形 式。本發(fā)明提出用于鋰離子電池的硒化銦(InSe)納米復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，具 體如下作為鋰離子電池負(fù)極材料的硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料薄膜采用激光濺射沉積 法制備，具體步驟為將單質(zhì)銦粉末和單質(zhì)硒粉末混合，研磨后壓片制成激光濺射沉積所用 的靶。這里，硒的用量為過量，銦和硒的摩爾比為1 2 1 3。靶和基片距離為3 5cm，濺射腔內(nèi)真空度為10—1 10_2Pa，沉積時(shí)間為0. 5 2小時(shí)。本發(fā)明中，硒化銦(InSe)薄膜的晶體結(jié)構(gòu)由X-射線衍射儀(Bruker D8Advance) 確定。X-射線衍射圖譜表明由激光濺射沉積法制得的硒化銦(InSe)薄膜為單斜結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料薄膜可直接制成鋰離子電池薄膜電極。本發(fā)明中，硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料薄膜電極的電化學(xué)性能測試采用由三電 極組成的薄膜電池系統(tǒng)。其中，硒化銦納米復(fù)合薄膜用作工作電極，高純鋰片分別用作為對 電極和參比電極。電解液為IM LiPF6+EC+DMC(V/V = 1/1)。薄膜電池裝配在充氬氣的干燥 箱內(nèi)進(jìn)行。薄膜電池的充放電實(shí)驗(yàn)在藍(lán)電(Land)薄膜電池測試系統(tǒng)上進(jìn)行。本發(fā)明中，由激光濺射沉積法在不銹鋼片等基片上制得的硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料薄膜電極具有充放電性能，在電壓范圍0. 01 4. OV和電流密度5 μ A/cm2時(shí)，放電反 應(yīng)的平臺出現(xiàn)在1. 25和0. 55V(相對于Li/Li+)，第二次放電過程與第一次放電過程相比，不可逆放電容量損失為7. 2%。第二周以后的循環(huán)過程有良好的可逆性，平均每次循環(huán)容量 衰減僅為3.2%。上述性能表明，硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料是一種新型的負(fù)極材料，可應(yīng)用于鋰 離子電池。


圖1實(shí)施例1硒化銦(InSe)薄膜的XRD譜圖，圖中星號表示不銹鋼基片的衍射峰，括號內(nèi)的是衍射峰的晶面指標(biāo)。圖2實(shí)施例1硒化銦(InSe)薄膜的循環(huán)伏安曲線。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例采用激光濺射沉積法制備硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料薄膜時(shí)，將單質(zhì)銦粉末和 單質(zhì)硒粉末混合，研磨后壓片制成激光濺射沉積所用的靶。銦和硒的摩爾比為1 2 1 3靶和基片距離為3 5cm，濺射腔內(nèi)真空度為ICT1 10_2Pa，沉積時(shí)間為0. 5 2小 時(shí)。X-射線衍射測定表明沉積的薄膜為單斜結(jié)構(gòu)的硒化銦(InSe)(附圖1)。對不銹鋼基片上的硒化銦(InSe)復(fù)合材料薄膜電極的電化學(xué)性能測試結(jié)果如 下硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料薄膜電極可在5 μ A/cm2充放電速率下進(jìn)行充放電循 環(huán)。在電壓范圍0. 01-4. OV內(nèi)，第一次放電容量可達(dá)568mAh/g，可逆容量為527mAh/g左右。 硒化銦(InSe)復(fù)合材料薄膜電極的循環(huán)伏安曲線見附圖2。因此，在不銹鋼片上沉積的硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料薄膜可用作鋰離子薄膜 電池的負(fù)極材料。
權(quán)利要求
一種鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于該負(fù)極材料為硒化銦納米復(fù)合薄膜材料。
2.一種如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于該納米復(fù)合 薄膜采用激光濺射技術(shù)制備，具體步驟為將單質(zhì)銦粉末和單質(zhì)硒粉末混合，研磨后壓片制 成激光濺射沉積所用的靶，銦和硒的摩爾比為1 2 1 3;靴和基片距離為3 5cm，濺 射腔內(nèi)真空度為10—1 10_2Pa，沉積時(shí)間為0. 5 2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明屬電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于鋰離子電池的硒化銦(InSe)納米復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法。該材料為薄膜形式，通過激光濺射沉積法制備獲得。該薄膜制成的電極，具有良好的充放電循環(huán)可逆性，可作為鋰離子電池的負(fù)極材料。硒化銦(InSe)納米復(fù)合材料薄膜電極的可逆比容量約為527mAh/g。硒化銦(InSe)納米復(fù)合電極材料化學(xué)穩(wěn)定性好、比容量高、充放電平臺的極化小、制備方法簡單，適用于鋰離子電池。
文檔編號H01M4/1397GK101800314SQ20101002305
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者傅正文, 周永寧, 李雯靜 申請人:復(fù)旦大學(xué)