所謂鋰離子鋰電池,是指鋰金屬、鋰合金或鋰離子嵌入碳充為負極所組成之電池系統。但是,由於在使用鋰金屬為負極時,會遇到鋰金屬因反覆電沉積與電溶解而產生樹枝狀結晶物析出,當累積至某種程度後,便容易刺穿隔離膜而造成短路,此唯一不安全因子,另外由於樹枝狀結晶物產生後,表面會立即與電解液反應時石墨表面形成一SEI膜(Solid
Electrolyte
Interface),最後會造成顆粒脫落而失去電化學活性,鑑於直接使用鋰金屬當做負極仍有疑慮存在,因此許多取代鋰金屬的方案便陸續被提出。
碳材為眾多取代鋰金屬中,運用最為成功者,其中MCMB
是一種低表面積、高緊密堆積的球狀碳,其結構規則性高,有利於鋰離子之可逆進出碳材料,所以其有庫倫效率高,第一次不可逆小等優點,然而卻具有電容量偏低的缺點。
金屬錫是一種很好的負極材料,達到最大嵌鋰量時的質量比容量爲994mAh/g,然而第一次不可逆能量損失都非常高,且在鋰嵌入脫出過程中,材料本身體積的變化引起電極的"粉化"和"團聚"從而造成對比容量和循環性等電化學性能有十分顯著的影響,這在一定程度上限制了它的應用。
考慮到較小尺寸的錫顆粒具有較大的比表面積和較多的活性位置,可以提供更多的鋰離子快速擴散通道,而石墨又具有規則的層狀結構防止金屬顆粒的粉化,因此本研究嘗試利用電鍍法將金屬錫與導電MCMB製備成複合材料,對其進行了結構特性及電化學性能的研究。而由由充放電測試數據得知,Sn-coated
MCMB可提升電容量由原來的326 mAh/g提升到419.9 mAh/g,電容量增加28.8%;50th
cycle電容量約有339.6 mAh/g高於MCMB的287.31 mAh/g。