Si基納米復(fù)合微球的構(gòu)建及其儲鋰性能研究.pdf

1、硅因?yàn)榫哂懈叩睦碚摫热萘?4200mAh/g)和豐富的資源而被作為鋰離子電池最有前景的負(fù)極材料之一。但是硅負(fù)極材料低的導(dǎo)電率和嚴(yán)重的體積效應(yīng)限制了其商業(yè)化應(yīng)用。而碳材料,包括無定形碳和石墨烯等都具備導(dǎo)電導(dǎo)鋰性能,在充放電過程中體積變化很小,而且具備優(yōu)良的延展性,可以有效地緩沖硅在充放電過程中的體積變化,因此制備硅與碳材料的復(fù)合材料有望得到高性能的新型鋰離子電池負(fù)極材料。
　　本文分別采用微乳液法、噴霧熱解法和噴霧干燥法制備無定型碳

2、或石墨烯與硅的復(fù)合微球做為鋰離子電池負(fù)極材料,并對制備的復(fù)合材料進(jìn)行表征及電化學(xué)性能測試分析。
　　通過微乳液法加鎂熱還原的兩步法制備了Graphene/Si復(fù)合材料,對復(fù)合材料采用掃描電鏡、X射線衍射等進(jìn)行表征,并將其作為鋰離子電池負(fù)極材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試,研究了不同石墨烯含量以及碳包覆對其電化學(xué)性能的影響。研究表明,Graphene/Si復(fù)合材料在石墨烯與SiO2的比例為1∶1時的電化學(xué)性能是最好的,100個循環(huán)后穩(wěn)定在60

3、0mAh/g;對石墨烯與SiO2的比例為1∶2的樣品進(jìn)行碳包覆處理,碳包覆前的樣品90個循環(huán)后容量不足400mAh/g,碳包覆之后90個循環(huán)后容量仍有700mAh/g。
　　通過簡單的超聲噴霧熱解和部分鎂熱還原的兩步法成功制備了多孔的SiO2/Si/graphene/C微球。這種3-D結(jié)構(gòu)的微球中,碳包覆的Si/SiO2納米顆粒(5-10納米)鑲嵌于石墨烯的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,石墨烯不但可以提高微球的導(dǎo)電性,而且可以增強(qiáng)微球的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

4、。復(fù)合微球中的孔結(jié)構(gòu)既可以容納硅在嵌鋰和脫鋰時的體積膨脹和收縮,又可以為電解液提供存儲的空間。將多孔微球做為鋰離子電池負(fù)極材料,其表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,在0.1 mA/cm2的電流密度下,第二個循環(huán)的放電容量達(dá)到1104.9mAh/g,200個循環(huán)之后仍有1141.6mAh/g,容量保留率超過100％,使得復(fù)合微球成為很有前景的鋰離子電池負(fù)極材料。
　　通過噴霧干燥法成功制備了SiO2/graphene/C空心多孔微球,使用XR