题目：模板电沉积法制备孔状结构锡基锂离子电池负极材料

本文首先综述了锂离子电池负极材料的研究现状，并对锡基负极材料的研究作了重点介绍。采用了模板电沉积法分别制备了孔状结构Sn-Co合金材料和Sn-Co-C复合合金材料，并研究了比容量损失机理。首先以苯乙烯为原料采用乳液聚合法成功合成了直径约为100nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球。通过自然沉降法与恒温垂直沉积法两种方法在粗糙的铜箔集流体基地上将单分散PS微球组装成胶态晶体模板。通过电沉积法在PS模板沉积Sn-Co合金，再用湿法去除PS微球，获得具有孔状结构的Sn-Co合金电极材料。通过对电流密度，电沉积时间及有无搅拌等不同工艺条件对Sn-Co合金电化学性能的影响分析优选出最佳工艺条件。XRD结果显示：锡钴合金具有晶形结构，为Sn、Co3Sn2相；在自然沉降法组装的PS模板上电沉积获得Sn-Co合金电极材料，SEM测试表明：电极表面具有稳定的菜花状结构，菜花结构的内部为紧密排列的孔径为100nm的多层孔状三维结构；首次充放电比容量分别为491.4mA.h/g和1168.1mA.h/g，循环65次后电极的充放电比容量仍然可达401mA.h/g。在恒温垂直沉积法组装的PS模板上电沉积获得Sn-Co合金电极材料，SEM测试表明：孔状结构只是出现在菜花的底部；首次充放电比容量为：819.7mA.h/g，1037.2mA.h/g；循环第64次后充放电比容量为：401.8mA.h/g，418.4mA.h/g。为了提高电极材料的循环稳定性，在电沉积溶液中加入不同体积含量的甲酸，通过模板—电沉积法获得了C与SnCo共析出的孔状结构Sn-Co-C复合合金电极材料，优选出最佳甲酸体积含量。XRD结果显示：电极材料具有晶形结构，为Sn、Co3Sn2和C相；SEM测试显示：Sn-Co-C复合合金电极材料表面同样具有稳定的孔状菜花结构。充放电测试结果显示：电沉积溶液中甲酸体积含量为15%时，所制备的电沉积产物表现出了最佳的循环性能，首次充放电比容量分别为762.4mA.h/g和2506.3mA.h/g，循环300次后充放电比容量为405.2mA.h/g和432.4mA.h/g，与孔状结构Sn-Co电极比较，循环性能提高了近五倍。最后，通过电化学阻抗谱、循环伏安法、扫描电镜、能谱分析等对电池负极材料首次不可逆比容量损失机理及比容量的衰减原因做出了分析：电极首次放电形成了稳定的SEI膜，导致了首次充放电较大的不可逆比容量；比容量下降的主要原因在于随着循环的进行，活性物质的发生团聚产生Sn的贫富相并脱落。