鋰離子電池硅-炭復合負極材料的制備及性能.pdf

1、在所有的鋰離子電池負極材料中，硅具有最高的理論比容量，然而硅嵌鋰時的體積膨脹使電極結構受到破壞最終導致容量迅速衰減。研究硅負極材料的關鍵是如何抑制硅嵌鋰時的體積膨脹，保證電極結構穩(wěn)定。本文探討了影響硅電極性能的因素，并制備了多種硅/炭復合材料，以緩解硅的體積效應，提高電極循環(huán)性能。
　　 按不同的硅、PVDF和乙炔黑質量比制備了多種硅電極。循環(huán)伏安測試結果表明不同電極上發(fā)生的硅嵌鋰和脫鋰反應相同。恒流充放電測試結果表明硅含量越高

2、，電極循環(huán)性能越差。PVDF和乙炔黑對電極循環(huán)性能具有同等重要的作用。退火處理可顯著改善硅電極的嵌鋰性能，經過退火處理的硅電極電阻減小，初始容量增大，循環(huán)穩(wěn)定性顯著提高。退火后硅電極上材料的緊密堆積、材料之間粘結強度的增大使電極自身強度增大，是其循環(huán)穩(wěn)定性提高的主要原因。
　　 以納米硅、蔗糖為原料，通過水熱反應并炭化的方法制備了硅/蔗糖炭復合材料(Si/SC)，測試了其嵌鋰性能。Si/SC復合材料循環(huán)性能明顯優(yōu)于純硅，且復合材

3、料中硅含量越低，循環(huán)穩(wěn)定性越好。Si/SC-GNS材料循環(huán)性能與Si/SC相比有所提高，但容量保持率難以隨石墨烯增多而一直提高。退火處理使Si/SC電極嵌鋰性能顯著提升。
　　 以納米硅、酚醛樹脂為原料，通過高溫裂解法制備了納米硅/樹脂炭復合材料（nano-Si/RC），其循環(huán)性能明顯優(yōu)于純硅材料。石墨烯或碳納米管的摻入可提高nano-Si/RC材料的導電性能，但對其循環(huán)穩(wěn)定性無明顯影響。
　　 以微米硅、酚醛樹脂和天然