硅碳复合材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2020-08-07 01:34

【摘要】：锂离子电池是重要的能源储存设备,开发高能量密度,性能稳定的电极材料是电池发展的方向。目前,硅材料因具有最大的理论比容量和储量丰富等优点,已成为锂离子电池负极材料研究的重点。但是,硅电极材料在多次充放电的过程中会产生巨大的体积膨胀效应,致使电极粉化失效,电池容量迅速下降。针对上述问题,将碳材料与纳米尺度的硅颗粒复合是一种有效的解决方法。本文以碳纳米管和石墨烯为碳源,采用水热法分别与介孔硅球进行复合,制备硅碳复合材料。并对材料进行XRD、SEM、TEM表征和电化学性能测试。主要结果如下:(1)以碳纳米管为碳源,制备介孔Si/CNT复合材料,并研究了镁热还原温度对材料结构和电化学性能的影响。结果表明在650℃的反应温度下,复合材料的电化学性能最好,在100mA/g的电流密度下,循环100次后,放电容量仍有645.6mAh/g。(2)以石墨烯为碳源,制备介孔Si/G复合材料,探究镁热还原温度对材料结构和电化学性能的影响。结果表明在650℃反应温度下,材料的形貌特征最好,电极材料的导电性能和循环稳定性能均有提高。(3)以碳纳米管和石墨烯为碳源,制备介孔Si/CNT/G复合材料,结果表明在650℃反应温度下,石墨烯,碳管,以及硅球能够很好的结合在一起,其中硅球附着在碳管表面,硅球和石墨烯共同存在于石墨烯片层中间。在100mA/g的电流密度下,循环100次后放电比容量为707.5mAh/g,并且倍率性能良好。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33;TM912
【图文】：

发展科学家 Gilbert N.Lewis 最早提出过 50 多年的发展，M.S.WhitT属锂为负极制备出锂电池；随Taridan 公司选择用 Li0.3MnO2作于负极锂片的金属活性强，容生膨胀，存在着极大的安全隐充放电过程中，锂片凹凸不平不均匀沉积，容易生成锂枝晶，锂枝晶会慢慢长大，锂枝晶的隔膜会被刺穿，使正负极直接电池一直都没有被大规模生产

找更好的添加剂来提高电池的性能池将会成为电池发展的重点[23]。作原理和结构原理锂电池发展而来，其实质是一种锂是正负极材料锂离子浓度变化的过本结构都需要正极、负极、电解液封圈、盖板等组成。锂离子电池是核心部分。现在由于不同的市场需状。图 1-2 和 1-3 分别为常用扣式锂意图[24-25]。

图 1-3 柱式锂离子电池结构[25]chematic structure of a column lithium 而言，充放电原理大体一致，其质，并且用作负极的化合物需要锂电势的化合物。锂离子电池的

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本文编号：2783266