● 摘要
本文基于Mn-Cu合金通过去合金化方法制备了纳米多孔铜，利用X射线衍射分析、扫描电镜、EDX能谱、透射电镜分析研究了化学去合金化中腐蚀液类型、腐蚀液浓度、溶剂类型、腐蚀温度和时间等因素对于微观形貌的影响。另外，本文尝试将纳米多孔铜作为集流体材料应用于锂离子电池领域，获得了具有前景的性能特征。腐蚀液类型对纳米多孔结构的影响较大。有机酸去合金化得到的纳米多孔结构的孔径尺寸明显比无机酸要小得多，有些有机酸不能得到纳米多孔结构。在去合金化速率方面，有机溶剂对去合金化的速率有明显的抑制作用，其中，乙二醇的抑制作用最为明显。但是对于某些酸性较弱的有机酸，加入有机溶剂反而能提高其去合金化效率。此外，有机溶剂的存在使得溶液粘度上升，导致了铜原子在合金和电解液界面的扩散速度减慢，从而影响了去合金化后的微观形貌。有机溶剂的粘度越大，影响越大。腐蚀液的浓度对于去合金化过程有较大影响。随乙酸浓度的增大，腐蚀速率先增大后变小，在乙酸体积分数20%是达到最大值。纳米多孔结构的形成也遵循此规律。腐蚀温度越高，腐蚀时间越长，得到的纳米多孔结构的孔径尺寸就越大。纳米多孔铜作为集流体化学镀10min制备的三维电极用于安装的模拟电池显示了较好的充放电性能和循环性能。首次放电容量为790 mAh g-1，循环10圈后容量保持率为45%，这预示了纳米多孔铜在锂离子电池中广阔的应用前景。