硅基鋰離子電池負極材料的研究.pdf

1、商業(yè)化鋰離子電池主要采用石墨作為負極材料，具有良好的循環(huán)性能，但是理論比容量只有372mAh/g的石墨材料已經(jīng)難以滿足市場對鋰離子電池高容量的需求，因此，人們迫切希望研發(fā)高容量的新型負極材料。目前硅基、金屬氧化物(氧化鈷、氧化鐵、氧化銅等)、錫基材料、復合材料等新型負極材料引起了人們的關注，其中硅材料由于其具有4200mAh/g的最高理論比容量而備受矚目。但是硅材料在鋰電池充放電過程中嵌鋰前后體積變化過大容易導致材料粉化及降低電極導電性

2、，從而限制了硅基負極材料的應用。近年來，研究表明硅基材料的納米化有助于緩解材料粉化，提高電池性能?；诖耍菊撐膶⒉捎靡环N簡單易行的方法實現(xiàn)硅基材料的納米化，同時優(yōu)化鋰離子電池集流極的結構，從而實現(xiàn)鋰離子電池性能的提升。
　　 本文研究內容主要包括以下兩個方面：
　　 一、系統(tǒng)研究了硅顆粒尺寸對鋰離子電池循環(huán)性能的影響。我們采用三種不同尺寸的硅顆粒作為鋰離子電池負極材料：手動研磨硅納米線獲得的硅納米顆粒(直徑：～50nm

3、)、直接球磨晶體硅得到的硅顆粒(直徑：～200nm)和直接手動研磨晶體硅得到的微米顆粒(直徑：～2μm)。研究結果表明以納米顆粒為負極材料的電池具有最好的循環(huán)性能。
　　 二、研究了集流極結構對循環(huán)性能的影響。通過采用單層、兩層、及三層泡沫鎳作為集流極襯底，研究電池循環(huán)性能，結果表明兩層泡沫鎳結構的集流極有利于提升電池循環(huán)性能；另外我們在泡沫鎳表面沉積銅納米顆粒以改善電極導電性，進而提升電池性能。
　　 因此本論文通過硅