硅—导电聚合物复合材料的制备及储锂性能研究

发布时间：2019-11-15 01:47

【摘要】：近年来随着新型产业技术的快速发展,电动汽车等新能源产品得到了广泛应用,对高性能动力型锂离子电池的需求量也越来越大。以碳类材料为代表的传统负极材料由于受到理论容量的限制(石墨理论比容量为372 mAh/g)已逐渐不能满足高容量锂离子电池的要求。高容量负极材料已经成为锂离子电池发展的目标之一,而硅材料因具有高达4200 mAh/g的理论比容量成为今年来研究的热点之一。但是硅负极材料低的电导率、严重的体积效应和差的循环稳定性等缺点,严重制约了其商业化应用。导电聚合物能够给电子提供一个快速迁移的通道并且可以缓冲活性材料硅在充放电过程中的体积效应。本论文成功制备了硅导电聚合物复合材料,复合材料相比于纯纳米硅颗粒有较好的循环稳定性。1、采用氯仿做为反应溶剂,在室温下通过原位氧化聚合反应制备得到聚噻吩包覆硅复合负极材料。经过红外光谱结构表征,证明了噻吩的氧化聚合主要是发生在α位,得到的主要是α-α型聚噻吩。通过实验探索得到,硅与噻吩的投料比为7:3,催化剂与噻吩的摩尔比为4:1,氧化聚合10 h得到的复合材料具有较好的电化学循环性能。复合材料经过50次充放电循环后比容量仍然有479mAh/g。2、以纳米硅颗粒和苯胺与吡咯为原材料,通过原位化学氧化法成功制备出了一种新型的导电吡咯苯胺共聚物包覆纳米硅复合材料。研究中采用扫描电镜、红外光谱和X-射线衍射对复合材料形貌及结构进行表征,并将其作为锂离子电池负极材料,探讨了硅/聚苯胺-吡咯不同质量比,共聚物制备过程中不同pH值和时间对其电化学性能的影响。结果表明:质量比对硅-吡咯苯胺共聚物材料的电化学性能有较大影响。当纳米硅颗粒与吡咯和苯胺的质量比为1:1时,复合材料经过50次充放电循环后比容量还有637 mAh/g。
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB332;TM912

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本文编号：2561090