研究离子液体（ 1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺盐）中电沉积Li-Cu合金的电沉积方式

选择 1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([EMIm][TFSI])离子液体作为电沉积 Li-Cu合金的溶剂。

研究了几种不同的电沉积方式,考察了沉积工艺参数对沉积层外观及Li含量的影响。在恒电流沉积方式下,随着镀液温度的上升,电流密度的减小,沉积层中的 Li含量会减少;而当 Li盐浓度恒定时,Li/Cu摩尔浓度比对 Li含量的影响不明显,证明了本体系中 Li-Cu电沉积属正则共沉积。对Li-Cu沉积层微观形貌的研究表明 Li-Cu合金若要在锂溶出后能留下较为完整的铜骨架,就必须要保持足够高的铜含量。在恒电势沉积方式下,随着沉积电势的正移,温度的上升,沉积层中的 Li含量会减小。在室温条件下,沉积电位为-3.0～-3.5 V时可以获得锂含量较高(50 at.％左右)、外观均匀的沉积层,沉积层是一种片状的三维结构,在-3.5 V获得的沉积层溶去锂后,可看到明显的铜骨架结构。脉冲电压电沉积的研究结果表明,平均电压越高,沉积层中锂含量越高,而频率及占空比对沉积层的影响规律不够明确。在平均电压3 V,频率1 kHz,占空比50%的条件下,可以获得外观均匀,锂含量在50 at.%以上的沉积层。同时对沉积层微观形貌的研究发现,与恒电势电沉积类似,沉积层也是由片状物组成。

XRD和 XPS分析表明,沉积层中的铜和锂均以金属形态存在,且保持了各自独立的化学性质,因此 Li-Cu合金可能是一种机械混合物。采用循环伏安曲线研究了[EMIm][TFSI]+NMP(体积比2:1)体系中Li-Cu的共沉积行为,曲线中出现了两个还原峰,分别对应铜的沉积及锂、铜的共沉积。研究发现锂的沉积电势发生了明显的正移,说明铜的存在会使锂的沉积变得更容易。同时研究还表明,在该体系中 Li-Cu的电沉积是扩散过程参与控制的不可逆电极过程。使用制备得到的Li-Cu合金组装电池测试其性能,研究结果表明,获得的 Li-Cu合金确实具有一定的嵌脱锂能力。