鎳基及硅基納米負(fù)極材料的研究.pdf

1、新能源汽車的迅速發(fā)展迫切需要高容量、長壽命、安全性好的鋰離子電池電極材料的研發(fā)。本文制備了三種負(fù)極材料:生長在泡沫鎳上的Ni(OH)2和MnO2的復(fù)合材料(Ni(OH)2/MnO2)、硅/石墨烯復(fù)合材料(Si/Graphene)和Si/聚苯胺的水凝膠復(fù)合材料(Si/PANi)。并采用XRD、SEM、TEM等方法對材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征，還通過恒流充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等測試方法研究了材料的電化學(xué)性能。
　　采用水熱反應(yīng)法制

2、備了Ni(OH)2/MnO2復(fù)合材料，材料以泡沫鎳為基底，無需使用粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑。探究了不同水熱反應(yīng)時間對復(fù)合材料形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，在120℃水熱反應(yīng)下反應(yīng)6小時，生長在泡沫鎳上的MnO2包覆Ni(OH)2核殼復(fù)合材料(Core/Shell Ni(OH)2@MnO2 Nickel Foams，簡稱CSNi(OH)2@MnO2 NFs)是具有獨特毛毛蟲形貌的3D核殼結(jié)構(gòu)，并且表現(xiàn)出了最優(yōu)的電化學(xué)性能。在200 mA g-1

3、的電流密度下，CS Ni(OH)2@MnO2 NFs首次放電比容量是2223 mAh g-1，經(jīng)過80次循環(huán)后，放電比容量仍保有1210 mAh g-1。當(dāng)電流密度為1000 mA g-1時，CS Ni(OH)2@MnO2 NFs復(fù)合材料的首次放電比容量為1541 mAh g-1，100次循環(huán)后放電比容量仍有650 mAh g-1。
　　采用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨烯，通過高溫還原法制備了Si/Graphene復(fù)合材料。

4、當(dāng)在700℃的還原溫度下還原2小時，加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)時，復(fù)合材料具有最優(yōu)的電化學(xué)性能。在100 mA g-1的電流密度下，Si/Graphene復(fù)合材料的首次放電比容量和首次充電比容量分別為1359 mAh g-1和880 mAh g-1，40次循環(huán)后，Si/Graphene復(fù)合材料的放電比容量為442 mAh g-1。通過原位聚合法制備了Si/PANi水凝膠復(fù)合材料，材料直接涂在銅箔上制成電極片，無需使用粘結(jié)劑和

5、導(dǎo)電劑。Si/PANi水凝膠復(fù)合材料展現(xiàn)出了高的比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性以及倍率性能。在200 mA g-1的電流密度下，首次放電比容量為1379 mAh g-1，循環(huán)70次后的放電比容量仍有609 mAh g-1。Si/PANi水凝膠復(fù)合材料分別在200 mA g-1、400 mA g-1、800 mA g-1、1000 mA g-1的電流密度下循環(huán)10次后，在200 mA g-1的電流密度下測試，放電比容量仍有835 mAh g-1