一氧化硅與球形石墨及其復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、本課題主要對(duì)一氧化硅與球形石墨及其復(fù)合材料進(jìn)行研究。由于一氧化硅材料理論容量較高但體積效應(yīng)導(dǎo)致循環(huán)性能較差，石墨的循環(huán)穩(wěn)定性較好而容量偏低，故而對(duì)兩種材料單獨(dú)研究。通過(guò)歧化、球磨、碳包覆等方法提高一氧化硅的性能，通過(guò)堿刻蝕的方法提高球形石墨材料的性能，并將兩者相復(fù)合，找到復(fù)合材料的最佳比例，使復(fù)合材料在擁有較好的可逆容量的同時(shí)，具有較好的循環(huán)性能。利用XRD、SEM等測(cè)試方法對(duì)材料進(jìn)行表征，利用循環(huán)伏安測(cè)試、交流阻抗測(cè)試、恒電流充放電測(cè)

2、試等對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行研究。
　　在700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃下對(duì)SiO材料進(jìn)行歧化處理，最佳的歧化溫度為1000℃，歧化后的材料在0.1C下循環(huán)100次后依然可以保有大約93.6mAh/g的可逆容量，歧化對(duì)于SiO材料性能提高的有限，沒有從根本上解決SiO基負(fù)極材料容量不斷衰減的問(wèn)題。球磨和碳包覆在一定程度上提高了材料的循環(huán)容量，但沒辦法改變SiO基負(fù)極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的問(wèn)題。所以，需要進(jìn)一步的提升

3、SiO基負(fù)極材料的電化學(xué)性能，以便將之商業(yè)化應(yīng)用。
　　分別使用攪拌抽濾和濕混堿刻蝕兩種方法對(duì)球形石墨材料進(jìn)行刻蝕處理。攪拌抽濾堿刻蝕的最佳條件在堿碳質(zhì)量比10:1~20:1之間，堿碳比10:1處理的球形石墨負(fù)極材料的性能較好，在0.1C、0.2C下，可逆比容量分別在350mAh/g和345mAh/g左右，好于球形石墨原樣的332mAh/g和312mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性也較好，0.1C倍率下循環(huán)40次后，可逆容量保有341.6mA

4、h/g。但在大電流充放電時(shí)，堿碳比20:1處理的材料可逆容量略優(yōu)，堿碳比10:1處理的材料穩(wěn)定性較好。濕混堿刻蝕處理的最佳條件在堿碳比為3:1左右，0.1C、0.2C條件下，可逆比容量分別為345mAh/g和320mAh/g左右，循環(huán)較為穩(wěn)定，0.1C倍率下循環(huán)60次后可逆容量約為348.7mAh/g。1C倍率下循環(huán)200次后可逆容量約為280.3mAh/g，明顯優(yōu)于球形石墨材料的可逆容量180.6mAh/g。
　　通過(guò)機(jī)械混合的

5、方式制備刻蝕處理的球形石墨與歧化SiO的復(fù)合材料。兩種堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復(fù)合材料的性能均隨著SiO含量的增加而逐漸變差，性能最佳的材料為含5％SiO的復(fù)合材料。攪拌抽濾堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復(fù)合材料在0.1C下循環(huán)40次后，保有約413.8mAh/g的可逆容量，0.2C下的循環(huán)可逆容量也可達(dá)到396mAh/g左右。濕混堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復(fù)合材料在0.1C、0.2C倍率下的可逆容量分別可達(dá)403mAh/g、397mAh