基于硅微通道板三维锂离子电池固体电解质和负极材料的初步研究

摘要

随着电子信息技术的快速发展，电子电器不断向着小型化和高性能化的方向演变，尤其是移动通讯、笔记本电脑和摄像机等便携式电子设备的广泛普及应用，对微型电源提出了迫切的需求，因此，具有环保、绿色且性能优越的锂离子电池快速占据了市场。锂离子电池具有工作电压高、比能量大、比功率高、无污染等优点，而充电速度快，容量密度更大的三维(3-D)锂离子电池成为近年来新型电源技术研究的热点。
　　 本文调研了锂离子电池的研究状况，并在实验室自制的硅微通道板(MCP)的基础上构建三维锂离子电池。重点探索了电池的电流收集层Ni的制备和工艺方法，并对制备成功的Ni层进行X射线衍射、电镜图扫描观察；在Ni层的基础上制备MoS2负极材料，研究了MoS2层的制备工艺和步骤，并对制备好的MoS2的表面形貌以及成份进行分析，最后讨论MoS2的第一次充放电性能，它的能量密度的理论容量为石墨(372mAh/g)的3倍，首次充电容量达1310mAh/g。采用小真空抽气速率吸附制备聚合物电解质PVdF-HFP(偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)，以获得在硅微通道内壁的固体聚合物薄膜，该薄膜是否完整覆盖是三维锂离子能否正常工作的关键，通过搭建实验平台和改进工艺方法，得到了覆盖通道内壁较完整的聚合物薄膜。探索采用电泳沉积的方法在硅微通道板中沉积碳纳米管(CNTs)薄膜，为将来制备三维锂离子电池碳纳米管(CNTs)负极打下基础。