热压烧结法制备新型NiTi-Si电极材料的结构演化和性能分析

陈丹¹，左舜贵¹，金明江¹，陈易新¹，冼淑君¹，杨超明¹，金学军²

1. 上海交通大学材料科学与工程学院相变与结构研究所2. 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室

摘 要：通过选择不同烧结工艺,探索了热压烧结法制备NiTi-Si复合电极材料的结构演化及其对电性能的影响。结果表明,烧结过程的压缩率随热压烧结温度的升高而演化,可分为三个阶段:第一阶段未产生压缩变形,第二阶段由于Si的软化开始产生压缩变形,第三阶段NiTi也开始软化,压缩率显著增加。用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析每个阶段的相组成及微观结构,结果表明,热压烧结样品组成主要是Ni4Ti4Si7三元金属间化合物及部分Ni3Ti3O、NiTi与Si,复合物致密度也随着烧结温度的提高而改善。选取一组具代表性的NiTi-Si复合材料作为电极制备成纽扣电池,充放电曲线结果表明,电池在循环初期出现明显比容量衰减,但电池循环次数明显高于传统集电体Si电极材料。分析认为,Ni4Ti4Si7三元金属间化合物中的Si不参与电化学反应,但是该化合物有助于弛豫充放电过程中电极体积变化导致的应变。

关键词：热压烧结;锂离子电池;Si电极;NiTi形状记忆合金;