硅基納米陣列結(jié)構(gòu)鋰離子電池負(fù)極材料的制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、由于商業(yè)化石墨類材料的理論比容量?jī)H為372mAhg-1，越來(lái)越不能滿足人們對(duì)便攜式能源存儲(chǔ)裝置的要求。在過(guò)去的十年里，新型鋰離子電池電極材料的開(kāi)發(fā)取得了令人振奮的進(jìn)展。硅材料的理論比容量約為石墨的十倍左右，且具有較低的嵌鋰電位、廣泛地原料來(lái)源和對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，是最有希望代替石墨的負(fù)極材料之一。但是，由于硅材料嵌鋰后體積變化達(dá)到原來(lái)的4倍，嚴(yán)重影響了其循環(huán)性能，從而成為硅作為鋰離子電池負(fù)極材料的最大障礙。
　　為了改善硅的循環(huán)性能

2、，本文主要從納米化和復(fù)合改性兩個(gè)方面加以研究改進(jìn):一是以氧化鋅納米棒陣列為模板制備了硅及硅/碳復(fù)合納米管陣列;二是將鎳硅/硅納米棒陣列分別與碳、鍺、氧化鐵復(fù)合改性。
　　一、以ZnO納米棒陣列為模板，通過(guò)化學(xué)氣相沉積方法成功制備了封閉的硅及硅碳復(fù)合納米管陣列，并研究了管壁厚度和碳的包覆對(duì)硅納米管陣列鋰電性能的影響。研究結(jié)果表明，薄壁硅納米管在100個(gè)循環(huán)后仍然保有初始可逆容量的86％，其循環(huán)性能明顯優(yōu)于厚壁硅納米管。但是硅納米管陣

3、列的首次庫(kù)倫效率只有60％。通過(guò)碳的包覆可以使硅納米管的首次庫(kù)倫效率提升到70％左右，并且在300個(gè)循環(huán)后仍保有初始可逆容量的57％。
　　二、采用化學(xué)氣相沉積和射頻濺射相結(jié)合的方法，分別制備了NiSix/Si、NiSix/Si/C、NiSix/Si/Ge和NiSix/Si/Fe2O3納米棒陣列并對(duì)其鋰電性能進(jìn)行測(cè)試。研究表明，在4Ag-1下，NiSix/Si首次放電可逆容量在2500mAhg-1，首次庫(kù)侖效率達(dá)到60％左右;Ni