1 前言

当前，锂电池已经在消费类电子、电动车、储能设备、军工等领域迅猛发展，已融入到人们的生活中，成为了一种不可缺少的绿色能源载体.锂离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜以及外包装壳体等组成[1].其中正、负极和电解液是锂电池研究发展的主要方向.目前锂离子电池负极材料常用的有石墨、焦碳以及部分合金和金属氧化物材料[2].电池在充电时，Li+从正极脱出，再经电解液迁向负电极，进入负极活性物质晶格中，使得正、负电极的锂离子浓度差变大，从而电池两极处于高能量状态，使得电能存储为化学能[3].放电时，锂离子迁移方向相反，电极反应对应于充电过程的逆过程.

锂电池的性能很大程度是取决于两极材料的性能和制备工艺.锂离子负极材料作为提高锂电池的能量和循环寿命的重要因素.在能量的转换过程中，材料必须具备的条件有[4-6]：成本低、易获得、不与电解液发生不可逆反应、较好的充放电性能.当前常见的负极材料如下.

（1）碳材料.碳材料为已商品化的负极材料.碳类材料包括石墨、软碳和硬碳三类.石墨，其具有的层状晶体结构，使得锂离子轻松地嵌入和脱出.其理论比容量是372 mAh·g-1[7]，其特点是充放电的效率高、工作电压平稳和循环性能好[8].缺点是石墨层容易剥落和粉化，使其循环寿命不高.目前人们采用包裹、掺杂、表面处理等方法来提高碳材料的电化学性能[9,10]；软碳是一种在2500℃以上石墨化的无定形碳，常见的有焦炭和碳纤维，其特性在嵌锂上与石墨相似；硬碳，是一种低温碳材料，具有更高的比容量，结构稳定，循环性好，但存在电压滞后的现象，且首次循环不可逆容量大等缺点[11].

而在社会经济发展过程中，区间经济发展的不均衡问题也较为显著，在珠三角地区以及粤东西北地区存在显著的差异，这样就造成了城市旅游效率的差异等问题。

刚开始听时我还津津有味，但听了一会后开始觉得无聊。多数社员诉说的是自己的单恋、苦恋、暗恋，有的则是埋怨另一半。只可惜说故事的技巧不佳，有时甚至像是单纯的吐苦水或是抱怨。我眼皮愈来愈重、盘坐的身子愈来愈弯，脸都快贴到草皮上了。

（2）金属氧化物及合金负极材料.2000年Poizot等人研究3d过渡金属氧化物作为锂电池负极材料[12]，由于其比容量比商用碳负极材料高，如MFe2O4理论比容量为1000 mAh/g，而后该材料被广大研究者采纳.其缺点是稳定性不如碳材料，而且循环倍率性能低[13,14].

（3）其他负极材料.铁酸盐、硫化物、氮化物等也被用作锂离子电池的负极材料[15].纳米技术的开发使得越来越多的科研者不断地采用纳米技术合成新型的材料，将其加入到锂电池材料中.

本文对一种新型的电池负极材料进行探索，并对包覆作用机理和材料的电化学性能进行了深入的探讨和研究.

2 材料制备

在去离子水中加入SnCl4与氨水，超声震荡30 min.然后在50℃水浴环境下，加入NaBH4溶液，并用NaOH调节pH值，反应20 min，再将溶液转到高压反应釜中，150℃下恒温反应15 h.将沉淀抽滤，用去离子水、无水乙醇洗涤后，在80℃下真空干燥12 h，研磨后得到Sn粉末.将粉末加入去离子水，再加入NiCl2和柠檬酸，超声震荡30 min，再次以NaBH4进行还原，将产物抽滤、洗涤和干燥，得到Ni包裹Sn粉末.将活性物质、导电碳和聚偏氟乙烯按质量比8∶1∶1混合，加入适量N-甲基吡咯烷酮作为溶剂以调整粘稠度.在200 r/min条件下球磨3 h制得浆料，然后均匀涂布在铜箔上，在120℃下真空干燥12 h后，冲片并压片.

以锂片为对电极，1 mol/L LiPF6/碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸二乙酯为电解液，微孔聚丙烯膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中组装成CR2025型扣式电池.

3 结果与讨论

3.1 材料的表征分析

图1是Ni包裹Sn粉末样品的X射线衍射（XRD）图，在28°、34°和53°左右有三个较宽的峰，因此可以认为所测材料为无定形结构.另外，通过对比未进行热处理的样品的XRD图和经过200℃热处理的样品的XRD图，未发现200℃的温度对材料结构的影响，如图1所示.

另外,与相同EOT条件下的HfO2和SiO2栅介质的Ig相比,在N2环境中700 ℃PDA处理后的Al掺杂HfO2的Ig分别降低3和8个数量级,如表1所示。这主要与Al掺杂HfO2的物理厚度较厚有关,因为Ig与物理厚度成指数关系。

  

图 1 Ni包覆Sn材料的XRD图

图2是Ni包裹Sn材料的扫描透射电子显微镜（STEM）图，图3是分析放大图.在图3中可以观察到光暗两区域，由此说明颗粒是以Ni包裹Sn的结构存在的.

3.2 电化学性能测试

参考文献：

连锁药店承接基层医疗卫生机构药房职能可行性的调查分析 ……………………………………………… 周梅梅等（19）：2699

  

图2 Ni包覆Sn材料的STEM图

  

图3 Ni包裹Sn材料的STEM放大图

在图4（b）中可以看出，随着Ni包覆量的增加，材料的初始循环容量发挥效率反而越低，达到15个循环以后，各包覆配比的材料的循环容量效率才基本趋于一致，都在95%以上.因此可认为15个循环后电芯循环容量衰减基本一致.

  

图4 不同含量的Ni包覆Sn材料的循环性能图

[7]任建国,王 科,何向明,等.锂离子电池合金负极材料的研究进展[J].材料导报,2004,18（10）：255-258.

在图5（b）中可以看出，在200℃热处理后Ni包覆量为5 wt.%和10 wt.%时循环容量效率发挥基本一致，Ni包覆量为15 wt.%时起始循环容量发挥最低.达到15个循环以后，各包覆配比的材料的循环容量效率才基本趋于一致，都在95%以上，和无热处理的基本相似.

[9]靳永利.锂离子电池纳米结构负极材料的研究[D].乌鲁木齐：新疆大学,2007：6.

以笔者工作的浙江省科技馆为例，我馆和其他绝大多数科普场馆一样在职称评定上也存在一些急需解决的问题。我馆为公益一类事业单位，内设机构有十个，人力资源配置方面，省科技馆有编制内员工现有61人。岗位合同工目前总共51人，退休员工22人，承认的四种职称系列分别是：群众文化系列、工程师系列、工艺美术师系列、会计师系列。现有的职称水平为：在编职工中，具有初级职称及以下的16人，占27%；中级职称的34人，占55%；高级职称的11人，占18%，以上是我馆人力资源的基本情况，也从中可以看出目前存在的一些职称评定问题。

  

图5 200℃热处理后不同含量的Ni包覆Sn材料的循环性能曲线图

  

图6 400℃热处理后Ni包覆的Sn材料（Ni含量为10 wt.%）的不同循环充放电曲线

4 结论

通过对XRD图和STEM图的分析，可知该材料为Ni包裹Sn的无定形结构.通过电化学性能的测试，研究了不同包裹层厚度和热处理温度对材料的循环性能的影响.结果表明，Ni包裹比例为10 wt.%、热处理温度为200℃时，材料相对具有较好的电化学性能.

3.2.1 Ni包覆层厚度对材料电化学性能的影响 图4为不同含量的Ni包覆Sn材料的循环性能图.从图4（a）中可以看出初始时单独金属Sn的容量最高，但随着循环的进行，容量却快速地衰减.采用Ni包裹后可以明显观察出第一次循环时Ni包裹Sn材料的容量与单独金属Sn的容量相比，相差巨大，但经过3次循环后，容量大幅上升，并超过了单独Sn的容量.可推测是由于包裹层Ni的存在，起到改善Sn的循环性能的作用.改变Ni的含量（5 wt.%、10 wt.%、15 wt.%），比较发现Ni含量为10 wt.%时初始容量发挥和循环性能的综合表现最佳.

[1]江乐峰,王晓清,李 畅.5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4研究进展[J].辽宁化工,2013,42（5）：523.

[3]黄可龙，王兆翔，刘素琴.锂离子电池原理与关键技术[M].北京:化学工业出版社,2008：6-8.

[2]冯启路,杜啸岚.锂离子电子负极材料的研究[J].机电产品开发与创新,2011,24（4）：28-29.

[4]张利华,陈永坤,王剑华,等.锂离子电池锡基负极材料研究进展[J].云南冶金,2006,35（1）：45.

[6]张加艳,沈建兴,魏长宝.锂离子电池负极材料研究进展[J].山东陶瓷,2015,38（1）：7-10.

[5]颜 剑,苏玉长,苏继桃,等.锂离子电池负极材料的研究进展[J].电池工业,2006,11（14）：277-279.

3.2.2 热处理对Ni包覆Sn材料的电化学性能的影响 在图5（a）中可看出，Ni包裹Sn材料（Ni含量为10 wt.%）在200℃热处理后，循环15次以上其容量依然大于400 mAh·g-1，并且在15～20次循环之间，曲线渐渐趋于平缓.Ni含量为5 wt.%时初始容量最高，可是在循环6次后容量衰减最快.Ni含量为15 wt.%时，由于Ni包裹层影响到了Sn的脱嵌锂能力，在起初几次循环中，容量比其他两个包覆配比的材料的容量低，直到第7次循环时才与Ni含量为10 wt.%时的容量几乎保持一致.

[8]孙学亮,秦秀娟,卜立敏,等.锂离子电池碳负极材料研究进展[J].有色金属,2011,63（2）：148-149.

畜牧业、草产业资金投入严重不足是导致上述2个产业基础设施建设不到位的主要因素。截止到2016年，底乌拉特前旗能用于灌溉的草地面积占可利用草地面积的0.1%，标准化草地建设不足1 hm2，有户营小围栏割草地的牧户占总养殖户的10%。具有标准化养畜暖棚的养殖户仅占总养殖户的2.1%，建设有储存棚或储存架的养殖户仅占总养殖户的6%左右。在地区草地畜牧产业发展中，规模化养殖场防疫、污染物处理、生产设备投入等严重不足，大多数养殖户依然沿用原始的养殖模式。

图6是在氨氛围下400℃热处理3 h后，材料的不同循环充放电曲线.在图6中可以看出，第1次循环的容量跃升现象不见了，且容量衰减迅速.这是由于Sn的熔点为230℃，而400℃已经超出了其熔点，造成了锡结构的破坏，并且以包裹形式存在的Ni膜也与Sn形成合金，因此造成了这种现象.

[10]LIU A H,WEI M D,HONMA I,et al.Biosensing properties of titanatenanotube films:Selective detection of dopamine in the presence of ascorbate and uric acid[J].Advanced Functional Materials,2006,16（3）：371-376.

在分步沉淀中，各种离子被沉淀的先后顺序取决于离子的浓度与沉淀物的溶度积；当各种离子的浓度相同时，沉淀物的溶度积决定沉淀顺序。当溶度积接近时，离子浓度又是沉淀顺序的决定因素，体现了矛盾论中主要矛盾和次要矛盾以及相互转化的关系；类似的例子还有离子浓度对同离子效应与盐效应的影响。

[11]李巧霞,毛宏敏,刘明爽,等.锂离子电池硬碳负极材料的现状及展望[J].上海电力学院学报，2014,30（1）：76-77.

[12]POIZOT P，LARUELLE S，GRUGEON S，et al.Nano-sized transition-metal oxides as negative-electrode materials for lithium-ion batteries[J].Nature，2000，407（6803）：496-499.

4.1 温度：许多人在蔬菜育苗时，往往只注重空气温度，而忽略了土壤温度，然而在早春蔬菜育苗时的土壤温度偏低却是普遍存在的。如何解决地温偏低的问题呢？首先可利用周年生产的温室或酿热物温床、电热温床等来进行育苗；也可在早春的棚室内用架床或离地床育苗；也可利用育苗箱、盘在火炉、烟道等热源附近育苗；也可在棚室或露地挖床坑，在床坑下铺30厘米厚的防寒草，如稻毛、稻壳、树叶、豆皮、杂草、粉碎的秸杆等。

[13]罗 飞,褚 赓,黄 杰,等.锂离子电池基础科学问题——负极材料[J].储能科学与技术,2014,3（2）：155.

入口导叶开度用来调节压缩机进出口压力和循环气流量,满足工艺生产的需要，同时保证压缩机工作在稳定的工作区内。为防止过载，该控制采用出口压力与主电机电流超弛控制，低选后控制入口导叶。

[14]张丽娟,王艳飞,王 岩,等.锂离子电池金属氧化物负极材料的研究进展[J].电源技术,2011,35（7）：866-868.

[15]郑洪河,石 磊,曲群婷,等.锂离子电池纳米负极电极材料[J].化学通报,2006,69（10）：741-748.