硅-炭復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料制備與電化學(xué)性能.pdf

1、目前石墨類碳材料是鋰離子電池商業(yè)化使用的主要負(fù)極材料，但是其理論容量較低，僅有372mAh/g，已經(jīng)不能滿足人們對(duì)儲(chǔ)能裝置的需求。與傳統(tǒng)的石墨負(fù)極相比，硅材料因具有較高的理論比容量(4200mAh/g)和較低的嵌脫鋰電位，且資源豐富、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，已經(jīng)成為新一代鋰離子電池負(fù)極材料研究的熱點(diǎn)。但是硅電極材料導(dǎo)電性差，在循環(huán)過(guò)程中通常會(huì)伴隨著較大的體積變化，使電極粉化失效，導(dǎo)致電池的可逆容量降低。針對(duì)上述問(wèn)題，將硅與炭材料進(jìn)行復(fù)合制備硅/炭

2、復(fù)合材料是一種有效的解決途徑。
　　本文分別以微米硅、納米硅為硅源，酚醛樹(shù)脂為炭源，采用高溫?zé)峤夥ㄖ苽淞斯?炭復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行XRD、TEM、SEM等表征，對(duì)復(fù)合材料的制備條件及電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下:
　　(1)以微米硅為硅源，制備微米硅/炭復(fù)合材料，并研究了炭化溫度、硅含量對(duì)電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為硅顆粒分散在炭基體中的鑲嵌式結(jié)構(gòu)。與純微米硅電極相比，Si/C復(fù)合材料初始容量降低，但循

3、環(huán)穩(wěn)定性有所提高。當(dāng)炭化溫度為600℃，硅含量為26wt.％的微米硅/炭復(fù)合材料電化學(xué)性能最好。它的首次放電比容量為1171. mAh/g，40次循環(huán)后容量保持在362.9mAh/g。
　　(2)采用直流電弧等離子體法制備二維結(jié)構(gòu)的硅納米片，并以其作為硅源，酚醛樹(shù)脂為炭源，制備納米硅/炭復(fù)合材料，研究硅含量對(duì)電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為硅分散在炭基體中的鑲嵌式結(jié)構(gòu)，硅和炭基體之間結(jié)合緊密。與納米硅電極相比，Si/C