石墨烯桥联碳-聚乙二醇包覆的Si纳米颗粒Li离子电池复合负极材料

发布时间：2021-09-17 01:03

　　Si是一种很有前途的Li离子电池负极材料。为解决其巨大体积形变导致的容量衰退快、循环寿命短等问题,采用简单的搅拌和热还原,利用聚乙二醇衍生的薄碳修饰Si纳米颗粒（C-PEG@Si NPs）,并通过石墨烯的桥联来制备具有多级包覆结构的石墨烯桥联C-PEG包覆的Si纳米颗粒（graphene@C-PEG@Si NPs）复合材料。利用SEM、 TEM、 X射线衍射、恒流充放电测试等一系列表征测试方法对材料结构、物相和电化学性能进行分析。C-PEG与石墨烯涂层可有效地减小Li离子储存过程中Si对电解质的暴露面积并缓解其体积膨胀。研究结果表明,相比纯Si, graphene@C-PEG@Si NPs复合材料表现出优异的电化学性能,在210 mA/g的电流密度下,经过100次循环可逆比容量仍高达1 032 mA·h/g,电极在4 200 mA/g的大电流密度下循环100次,其比容量仍保持在430 mA·h/g以上。 

【文章来源】：复合材料学报. 2020,37(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

石墨烯桥联碳-聚乙二醇包覆的Si纳米颗粒(graphene@C-PEG@Si NPs)复合材料的SEM图像((a)、 (b))和TEM图像((c)、 (d))

图2(a)是graphene@C-PEG@Si NPs复合材料的XRD图谱。XRD图谱中显示位于28.5°、 47.2°和56.0°的尖锐衍射峰, 分别对应于Si的(111)、 (220)和(311)晶面(JCPDS, No.2714-1402)[21]。而中心位置在23.5°处的衍射峰归属于石墨的(002)晶面。graphene@C-PEG@Si NPs复合材料的Raman光谱如图2 (b)所示, 位于520 cm-1的尖锐峰对应于结晶Si的特征散射峰, 波数在1 350和1 600 cm-1处的Raman峰分别是碳材料的D峰(无序C)、 G峰(石墨C)[22]。上述结构表明了graphene@C-PEG@Si NPs复合材料中石墨烯和Si纳米颗粒的存在。图3 graphene@C-PEG@Si NPs复合材料的N2吸附-脱附等温曲线(a)和TG曲线(b)

图2 graphene@C-PEG@Si NPs复合材料的XRD图谱(a)和Raman图谱(b)2.3 graphene@C-PEG@Si NPs复合材料的比表面积和热稳定性

【参考文献】：
期刊论文
[1]Research progress on silicon/carbon composite anode materials for lithium-ion battery[J]. Xiaohui Shen,Zhanyuan Tian,Ruijuan Fan,Le Shao,Dapeng Zhang,Guolin Cao,Liang Kou,Yangzhi Bai.  Journal of Energy Chemistry. 2018(04)
[2]锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备与性能[J]. 饶帆,陈爱华,赵永彬.  复合材料学报. 2018(04)



本文编号：3397641