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文檔簡介
1、目前,商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料是石墨類碳材料,但是其理論儲鋰容量只有372mAh g-1,不能滿足人們對能源日益增長的需求。與碳材料相比,硅具有較高的儲鋰容量(4200mAh g-1),且儲鋰電位低,資源豐富,對環(huán)境無污染。但是硅在嵌脫鋰過程中,體積變化較大,隨著循環(huán)過程的進(jìn)行,極易導(dǎo)致電極材料發(fā)生粉化,容量迅速衰減。本文針對Si材料循環(huán)性能較差的問題,采用Si基材料納米結(jié)構(gòu)化及復(fù)合化來改善鋰離子電池Si負(fù)極材料的電化學(xué)性能。
2、 本文采用直流電弧等離子體法,制備了純Si納米片層結(jié)構(gòu)。采用XRD,TEM,AFM,Raman等測試方法對其進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)所制備的二維Si納米片尺寸約為20nm,厚度大約為8個原子層,Raman峰相對于塊體Si發(fā)生明顯偏移。將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極,測試其電化學(xué)儲鋰性能,研究了導(dǎo)電劑含量、導(dǎo)電劑種類及放電截止電壓對Si納米片電化學(xué)性能的影響。在100mA g-1的電流密度下,Si納米片電極循環(huán)40次后,可逆容量為441.7mAh g-
3、1,明顯高于傳統(tǒng)碳類材料;在不同的電流密度下進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)隨著電流密度的增大,容量有所減少;當(dāng)電流密度減小時,容量又恢復(fù)到原來的水平。
為進(jìn)一步提高Si基納米材料的電化學(xué)儲鋰性能,采用直流電弧等離子體法,制備了Si-SiC-Ni納米復(fù)合材料。TEM分析結(jié)果表明,該納米復(fù)合材料由相互纏繞的納米線所組成,其中Ni作為催化劑,催化生長出Si基納米線。將其作為鋰離子電池負(fù)極材料,循環(huán)穩(wěn)定性相對于純Si納米片狀材料有了明顯的提高,循環(huán)5
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