碳基GaSn合金负极材料的制备及其电化学性能

作     者：张剑峰 陈玉 刘航 蔺多佳 徐振凯 夏鑫 

作者机构：新疆大学纺织与服装学院 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室 

出 版 物：《化工新型材料》 (New Chemical Materials)

年 卷 期：2024年

学科分类：081704[工学-应用化学] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：新疆特种纺织材料的开发与应用研究天山创新团队(2017D14002) 2020年天山青年计划(2020Q003) 新疆自治区研究生教育教学改革项目(XJ2022GY07) 

主　　题：镓锡液态合金 自愈合 锂离子电池 负极材料 静电纺丝 

摘      要：为解决锂离子电池负极材料体积膨胀导致电化学性能严重下降的问题，将镓锡（GaSn）液态合金与碳纳米纤维网络相结合作为锂离子电池负极材料。分别通过物理吸附和静电纺丝两种方式将GaSn合金约束或包覆在纳米纤维导电网络中，对材料的形貌、结构以及性能进行表征和分析。结果表明：GaSn液态合金通过超声空化效应形成亚微米级合金微球。将GaSn合金吸附在碳纳米纤维膜基底上，合金团聚成大颗粒嵌在纳米纤维网络表面，导致其余合金无法渗透到内部，影响GaSn合金在电化学性能方面的发挥。而将GaSn合金混合静电纺丝、炭化后，大量合金被碳膜包覆，均匀分布在纳米纤维网络中，粒径大小均一，材料在循环过程中由于液态合金良好的自愈合性、流动性以及灵活性，可修复脱嵌锂时产生的破损以及充分紧附纳米纤维导电网络，提高锂离子传输效率。从第2圈充放电循环至100圈后，容量保持率高达93.6%。