鋰離子電池石墨-硅復(fù)合負(fù)極材料研究.pdf

1、鋰離子電池以其優(yōu)越的性能已成為手機(jī)、筆記本電腦和數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品的主導(dǎo)電源,并逐步拓展為電動(dòng)汽車(chē)(EV)和混合電動(dòng)汽車(chē)(HEV)用電源,且智能電網(wǎng)儲(chǔ)能電站的發(fā)展也離不開(kāi)高性能鋰離子電池,因此,開(kāi)發(fā)和應(yīng)用高性能鋰離子電池電極材料至關(guān)重要。硅具有理論比容量高(≈4200mAh/g)和嵌/脫鋰電位合適等優(yōu)點(diǎn)而受到眾多研究者的青睞,但其在充放電循環(huán)過(guò)程中存在巨大的體積效應(yīng)(＞300％)會(huì)導(dǎo)致可逆容量快速衰減。天然石墨作為鋰離子電池負(fù)極材

2、料具有嵌/脫鋰電位低、循環(huán)性能好和電壓滯后不明顯等特點(diǎn),但是其中存在的缺陷結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其電化學(xué)性能不理想。本文從天然石墨改性及與納米硅復(fù)合兩方面來(lái)制備含硅復(fù)合材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　研究發(fā)現(xiàn),納米硅可在一定程度上減小充放電循環(huán)過(guò)程中的體積變化。以一氧化硅和蔗糖為原料,通過(guò)高能球磨和后續(xù)熱解原位制備納米硅并將其分散在無(wú)定形碳基體中得到硅/碳復(fù)合材料。循環(huán)50次其可逆容量仍保持在650mAh/g以上,平均每次容量衰減

3、率僅為0.27％。
　　宜昌天然鱗片石墨由六方石墨和菱形石墨兩種晶型組成,菱形石墨含量約為48.44％,石墨化度約為91.86％,可逆比容量水平在330mAh/g左右。通過(guò)H2O2氧化改性可逆比容量可達(dá)到340mAh/g以上,以CMC和PVA為包覆前軀體可逆比容量可分別達(dá)到340和350mAh/g。
　　利用原位碳熱還原法和噴霧造粒技術(shù)制備的球形天然石墨/硅復(fù)合材料,能充分發(fā)揮石墨循環(huán)穩(wěn)定性好和硅比容量高的優(yōu)點(diǎn)。得到的復(fù)合材