鋰離子電池硅碳負極材料的制備及其脫嵌鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池作為可以反復使用的二次電池，具有高工作電壓、高能量密度、環(huán)境友好等優(yōu)點，被廣泛應用在運載工具的動力、電子、儲能等領(lǐng)域，特別是能作為汽車動力電源改善城市霧霾及環(huán)境污染。為獲得更好的使用性能，高能量密度的鋰離子電池成為科研工作者追求的目標之一。開發(fā)新型高性能負極材料成為提高鋰離子電池能量密度的重要方法。來源廣泛的硅材料因其高達4200mAh/g的理論比容量，具有巨大的應用潛力，但是反應過程中嚴重的體積變化嚴重限制了其作為負極材料的

2、循環(huán)性能，而碳與硅材料復合是有效的改性方法之一。
　　本文選取微米硅作為硅源，利用機械球磨法、高溫熱解法等手段制備了四種類型多種不同質(zhì)量配比的硅碳復合物。利用SEM、EDS、XRD等測試手段對材料表面形貌，成分和結(jié)構(gòu)進行表征。通過對其進行充放電、循環(huán)伏安以及交流阻抗測試研究其脫嵌鋰性能。首先，相比于純硅粉電極，以石墨為基體制得的不同質(zhì)量比的硅/石墨復合材料的電化學性能均有不同程度的提高。復合材料首次嵌鋰量隨硅含量的增加而增加。當硅

3、含量過高時，循環(huán)穩(wěn)定性的提高不再明顯。石墨與硅質(zhì)量比為8∶2時，復合電極材料獲得了最優(yōu)的電化學性能;其次，在硅含量為復合材料總質(zhì)量20％的前提下制備的硅/石墨/無定形碳復合材料循環(huán)穩(wěn)定性隨無定形碳含量的增加而下降，質(zhì)量比為2∶7∶1的硅/石墨/無定形碳復合物表現(xiàn)出更優(yōu)的電化學性能;最后，以蔗糖為碳源，采用高溫熱解法制備的包覆型硅碳復合材料，其電化學性能與碳包覆情況密切相關(guān)，蔗糖與硅質(zhì)量比為70∶30的復合材料中硅顆粒被碳包覆的情況相對最