题目：锂离子电池三维锡基合金负极的研究

便携式电子设备的发展和信息化技术的需求对锂离子电池提出了更高的要求。目前锂离子电池商品化的负极材料主要是碳材料，其理论比容量较低，因而迫切需要研究新型锂离子电池负极材料。其中，锡基合金是很有希望取代碳负极材料的备选材料之一。但是锡在与锂合金化/去合金化过程中伴有较大的体积变化，使活性材料丧失电接触而失效。 为了缓解锡的体积膨胀，提高电极的循环性能，本文将从改变传统负极集流体结构和制备锡铜，锡锌合金负极材料两方面入手，来提高电池的电化学性能。首先，采用自成形技术制备出了一种纳米泡沫铜结构，又用二次电沉积的方法对该种结构进行加强制得三维多孔铜集流体，通过XRD，SEM等材料表征方法证实了其良好的结构性能。接着采用液相还原的办法制备出一维金属铜纳米线，研究了各工艺参数对最终铜纳米线形貌的影响，并最终确定了最优实验条件。将该实验条件下的一维金属铜纳米线与三维多孔铜集流体真空热处理相结合，得到了一种新型的三维多孔铜纳米线复合结构式集流体。 通过电沉积分别在二维和三维集流体上沉积活性物质Sn。为了缓解Sn在循环过程中的体积膨胀，使用真空热处理的方法制备了Cu6Sn5，实验结果表明含Cu6Sn5合金相的电极在循环30周后容量保持为57.3%，较之无Cu6Sn5相的电极容量保持率38.2%，有了明显的提高；考察了集流体结构对电极性能的影响，三维多孔SnCu合金电极50周后容量保持率52.8％，而平面SnCu合金电极容量保持率仅为27.1％。 随后，电沉积制备了一种组成元素不形成金属键化合物的SnZn合金作为锂离子电池负极材料。通过元素面分布和设计的腐蚀实验证实了该SnZn合金镀层具有分层结构，Zn层位于上层Sn与铜集流体之间。研究发现，SnZn合金电极电化学性能突出，初始容量708mAh/g，循环30周后容量保持率为72.5%。在此之外，考察了热处理和集流体对电极性能的影响。