激光重熔复合化学脱合金制造微纳米多孔硅结构

【作者】 孙丁月； 黄婷； 杨武雄； 武强； 肖荣诗；

【机构】 北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室；

【摘要】 Si作为锂离子电池负极材料具有很高的理论储锂容量。但是,Si在充放电过程中会发生300%以上的体积变化,造成Si电极粉碎,降低电池稳定性。微纳米多孔Si结构能够为Si体积膨胀提供足够的缓冲空间,有效缓解体积变化。本研究通过激光重熔技术复合脱合金方法制造微纳米多孔Si结构。首先,采用激光重熔技术改变AlSi12(Al-12wt.%Si)合金的显微组织。AlSi12合金由Al基体和分布在其上的针状Si组成,激光重熔层为α-Al+(α-Al+Si)亚共晶组织。其次,采用脱合金技术去除激光重熔层中的Al元素,获得微纳米多孔Si结构。其中,微米孔和纳米孔分别来源于α-Al和(α-Al+Si)脱Al后的结构。原始AlSi12合金经脱合金后只能获得片状Si,表明激光重熔是制造微纳米多孔Si结构的重要技术。通过调控激光重熔参数,可以改变重熔层显微组织,调控微纳米多孔Si的孔径。更多还原