鎂熱還原法制備硅負(fù)極材料及納米氧化鐵的可控合成研究.pdf

1、硅材料由于其高理論容量、來源豐富、安全無毒等特點(diǎn)受到了人們廣泛的關(guān)注，是一種非常有前景的大容量鋰離子電池負(fù)極材料。但是硅材料在脫嵌鋰過程中會經(jīng)歷劇烈的體積膨脹，加之其導(dǎo)電性較差，會造成較大的不可逆容量和較差的循環(huán)性能。本文通過鎂熱還原法制備不同納米結(jié)構(gòu)的硅碳復(fù)合材料，旨在制備具有良好電化學(xué)性能的硅負(fù)極材料。
　　本文研究了鎂熱還原法的反應(yīng)機(jī)理，探討了制備硅納米材料的可行性。研究發(fā)現(xiàn)，鎂熱還原反應(yīng)是一個擴(kuò)散控制的反應(yīng)，其產(chǎn)物的組成與

2、鎂蒸汽的擴(kuò)散速率密切相關(guān)。通過調(diào)控反應(yīng)物配比及反應(yīng)溫度，采用合適的反應(yīng)裝置，可以抑制副產(chǎn)物的產(chǎn)生，獲得納米硅材料，實(shí)驗(yàn)同時確定了鎂熱還原法制備納米硅碳復(fù)合材料的流程。
　　本文研究了不同納米結(jié)構(gòu)和碳包覆對硅負(fù)極材料性能的影響。本文以SiO2納米球?yàn)樵?，通過鎂熱還原法制備了Si納米球。產(chǎn)物表面疏松多孔，具有良好的球形形貌。利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)對Si納米球進(jìn)行碳包覆，制得了不同碳包覆量的碳硅復(fù)合材料。其中碳含量為24％的試樣

3、具有較好的循環(huán)性能，在100 mA/g電流下，循環(huán)50次后，容量為771 mAh/g。本文以α-Fe2O3為模板，制備了不同空心結(jié)構(gòu)的硅納米材料。其中Si中空納米環(huán)具有良好的循環(huán)性能，在100 mA/g電流下，循環(huán)50次后，容量為973 mAh/g。
　　本文研究了納米α-Fe2O3的可控合成。本文通過一步水熱法合成了不同納米結(jié)構(gòu)的α-Fe2O3顆粒，例如:納米管、納米珠、納米環(huán)、納米紡錘、納米片等。研究發(fā)現(xiàn)，不同形貌的α-Fe2