理离子电池的容量在很大程度上取决于负极的 惶嵌入量，为提高电池的性能，鲤离子电池的负极材 料已成为人们研究的热点之一[叫。锡-钻合金由于 能够有效地缓解体积膨胀效应，己得到了越来越广 泛的关注。锡和钻能形成一系列金属间化合物，其 作为惶离子电池负极材料也有相关的报道问。制备锡基合金材料有高能球磨时 、磁控溅射町 、电子束蒸 镀[町 、电沉积[7J 等方法，其中电沉积具有成本低、操作简单、能直接在铜集流体上沉积一层可与钮反应的活性材料、可通过控制沉积条件改变活性材料结 构等优点而受到研究者的青睐[归 。通过电沉积方法 已获得了 Sn-N i ，Sn-C u ，Sn-Co 以及 Sn-Zn 合金材 料[子12J 。本文研究了在泡沫镇基体上电沉积锡-钻 合金镀层的工艺方法，分析了电沉积工艺参数对锡-钴合金镀层性能的影响。
1 实验
1.1 材料及试剂 实验所用材料为泡沫镇，其开孔率为 95 % ，厚度为1.6 mm。
实验所用药品:SnC12 • 2H2 0，CoC12 • 6H2 0， 几 P2 07 ，添加剂，氨水，硫酸或盐酸，以上试剂均为 分析纯。
1.2 实验仪器
日本电子公司生产的 JSM-5610LV 型扫描电 镜，日本电子公司生产的 D8 型 X 射线衍射仪， BTS-10V3A 型高精度电池测试仪。
1.3 工艺配方及工艺条件
SnC12 • 2H2 0 30 g/ L ，CoC12 • 6H2 0 30 g / L ，K 4 P2 07 600 g / L ，添加剂 10 g / L，pH 值 7.5 ，0. 51.5 A / dm2 ，25 50 .C ，30 min。
1.4 实验方法
按上述工艺配方及工艺条件进行施镀，对电沉积后的材料进行清洗、钝化和干燥。将材料组装成 理离子半电池，以 100 mA / g 恒电流充电 5 h ，静置10 min ，然后以 50 mA / g 恒电流放电，截止电压为0.5V。如此循环充放电40次。
2 结果与讨论
2.1 温度对放电容量的影晌
图 l 为不同温度下合金电极的放电容量随循环次数的变化曲线。由图 1 可知:温度为 25 .C 时，首 次放电容量为 665. 8 mA • h • g-I ，循环充放电 40次后，容量保持率为 81.7 %;温度为 35 .C 时，首次 放电容量为 674. 5 mA • h • g-1 ，循环充放电 40 次后，容量保持率为 78.6 %;温度为 50 .C 时，首次放 电容量为 678. 2 mA • h • g-1 ，循环充放电 40 次。
后，容量保持率为 75. 2 %。可见，随着温度的上升，容量保持率逐渐降低，因此，在电沉积锡-钻合金时， 采用 25 30 .C 的低温工艺是较理想的。
2.2 电流密度对放电容量的影晌
图 2 为不同电流密度下合金电极的放电容量随 循环次数的变化曲线。由图 2 可知:电流密度为0. 5 A / dm2 时，首次放电容量为 673 mA • h • g-I ，循环充放电 40 次后，容量保持率为 79 . 6 %;电流密 度为 1. 0 A / dm2 时，首次放电容量为 7 45 mA . h . g-I ，循环充放电 40 次后，容量保持率为80. 4 %;电流密度为1.5 A / dm2 时，首次放电容量 为 770 mA • h • g-I ，循环充放电 40 次后，容量保 持率为 89.2 %。在电沉积过程中，由于锡、钻两种 元素的沉积电位相差较大，电流密度的高低将会影 响到两种元素的沉积比例。电流密度过小时，阴极 极化作用较小，此时锡-钻合金中锡的比例较大，而 钻的比例较小，导致所制备的电池在循环充放电时， 因为锡的膨胀而降低放电容量，循环次数也严重下 降，比容量很小。结果表明:电流密度为1.5 A / dm2 时所制备的锡-钻合金材料电性能最好，镀层均匀。
2.3 镀层结构分析
研究表明:在锡-钻二元合金相图上，随着锡 的质量分数的增加，有 C03 Sn2 ，CoSn 和 CoSn2 三类 合金出现。其中，Co3 Sn2 和 CoSn 为六方形结构，CoSn2 为四方形结构。总体趋势为随着合金镀层中锡的质量分数的增加，合金材料的可逆容量增加，但循环性能有所降低。研究表明:当钻的质量分数为 28 % 43 %时，有利于形成非晶态，而且由于非 晶态结构具有短程有序和长程无序的特点，在理的 嵌入过程中可以缓解微粒间的应力，防止材料粉化， 提高电极材料的循环性能。因此，得到 Co3 Sn2 合金 镀层将是本实验的研究方向。利用正交实验优化温 度和电流密度，选用优化后的工艺制备样品，并对样 品的镀层进行 XRD 分析，实验结果，如图 3 所示。
由图 3 可知:除了镇的衍射峰外，有 Co3 Sn2 合金的衍射峰出现，说明得到纯相的 Co3 Sn2 合金。
2.4 材料形貌
经过电沉积井真空干燥后的合金材料完全沿袭 了泡沫镇基体的三维多孔特性，合金镀层牢固地沉 积在基体表面。锡-钻合金镀层表面形貌，如图 4 所 示。由图 4 可知:镀层表面存在分布不均匀的细孔， 这可能是由于随着镀液中钻的质量分数的增加，析 氢过电位降低，从而加剧了析氢现象。
3 结论
(1)研究了在泡沫锦基体上电沉积锡钻合金 镀层的工艺方法，分析了电沉积工艺参数对锡钻合 金镀层性能的影响。结果表明:温度为 25 35 OC ，电流密度为 1.O1.5 Aldm 2 时，所制备的锡钻合金材料在惺离子电池充放电中表现出的电性能最 好，更适用于钮离子电池负极材料。
(2) 电沉积工艺中，有效地控制钻的质量分数， 能减少镀层表面微孔的数量，得到致密且结合力好 的锡-钻合金镀层。
