锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

发布时间：2019-11-12 22:35

【摘要】：以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯(TEOS)为SiO_2源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO_2,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO_2表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO_2并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g~(-1)电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g~(-1),容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。
【图文】：

即鐚?得到的纳米Si材料的XRD图只出现的特征峰(2θ=28.443°、47.304°、56.124°、69.132°和76.378°)对应于立方相纳米硅(PDFNo.27-1402)，没有出现明显的SiO2特征峰，说明Si为纯硅相。未去除SiO2的Si@SiO2@C材料的XRD图中相应的出现无定形SiO2特征峰。HF刻蚀SiO2之后，得到Si@void@C材料的XRD图，图中未出现明显的无定形SiO2特征峰，说明SiO2基本去除干净，同时C的特征峰没有出现，说明包覆的碳为无定形热解碳。Si的特征峰未发生明显变化，说明包覆过程未对Si的晶体结构产生破坏。图2a是纳米纯Si粉的SEM图，纳米纯Si粉的直径为30~120nm。图2b是为Si@SiO2材料的TEM图，由图可知，SiO2均匀地包覆在硅表面，包覆厚度在5~25nm之间。图2c和2d分别为Si@SiO2@C材料的TEM和HR-TEM图，从图中可以看到明显的Si@SiO2@C层状结构，，碳层的厚度约为10nm。图3所示的是Si@void@C复合材料的TEM图。从图中可以明显看到，不同尺寸的纳米硅颗粒被外部的碳层均匀包裹着，硅核与碳壳之间的空隙图2(a)纯纳米Si粉的SEM图;(b)Si@SiO2材料的TEM图;(c)Si@SiO2@C材料的TEM图;(d)Si@SiO2@C材料的HR-TEM图Fig.2(a)SEMimageofthepureSinanopowder;(b)TEMimageoftheSi@SiO2composites;(c)TEMimageoftheSi@SiO2@Ccomposites;(d)HR-TEMimageoftheSi@SiO2@Ccomposites图1Si、SiO2、Si@SiO2@C和Si@void@C的XRD图Fig.1X-raydiffractionpatternsoftheSi,SiO2,Si@SiO2@CandSi@void@Ccomposites1765

Si@void@C的TEM图

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨绍斌,胡浩权;锂离子电池[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2000年06期

2 赵健,杨维芝,赵佳明;锂离子电池的应用开发[J];电池工业;2000年01期

3 ;如何正确使用锂离子电池[J];电子科技;2000年09期

4 ;我国第一条现代化锂离子电池生产线在潍坊建成投产[J];电池工业;2001年01期

5 陈洪超;李相东;;锂离子电池原理、研究现状与应用前景[J];军事通信技术;2001年01期

6 ;新型锂离子电池[J];炭素技术;2002年03期

7 朱晓军;;全球最薄锂离子电池[J];家庭电子;2002年03期

8 启明;高容量锂离子电池负极[J];金属功能材料;2003年01期

9 杨捷;锂离子电池的特点与使用[J];现代电视技术;2003年05期

10 周园 ,韩金铎;锂离子电池:机遇与挑战共存——参加“锂离子电池与电动车”研讨会有感[J];盐湖研究;2003年02期

相关会议论文 前10条

1 许名飞;郭永兴;李新海;吴显明;;锂离子电池气胀问题探析[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年

2 王宏伟;邓爽;肖海清;王超;杨宗辉;施亚申;;锂离子电池误使用的安全检测与分析[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年

3 刘勇;盘毅;谢凯;芦伟;;锂离子电池的存储性能研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年

4 张俊乾;;锂离子电池中的扩散应力和破坏[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

5 康慨;戴受惠;万玉华;王树安;;我国锂离子电池的研究与发展[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

6 张千玉;马晓华;;二甲苯用作锂离子电池过充保护添加剂的研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

7 张千玉;马晓华;;新型锂离子电池过充保护添加剂的研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

8 朱静;于申军;陈志奎;何显能;周永超;李贺;;水分对锂离子电池性能的影响研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

9 崔少华;杨晓民;;圆型锂离子电池渗液不良分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（2）[C];2009年

10 李琳琳;王斌;吴宇平;T.van Ree;;甲基苯基二-(甲氧二乙基)硅烷用作锂离子电池功能性添加剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

相关重要报纸文章 前10条

1 徐恒 诸玲珍;锂离子电池安全备受关注[N];中国有色金属报;2008年

2 李燕京;锂离子电池国标年内将出台[N];中国消费者报;2008年

3 本报记者 冯健;动力锂离子电池：安全性制约应用[N];中国电子报;2009年

4 中国化学与物理电源行业协会秘书长 刘彦龙;锂离子电池新应用看上去很美[N];中国电子报;2013年

5 广西 何国祯;锂离子电池的点点滴滴[N];电子报;2013年

6 湖北 朱少华 编译;一款锂离子电池监控管理电路[N];电子报;2014年

7 李文;上半年锂离子电池行业总产值近400亿元[N];中国电子报;2014年

8 昆明 兰得春 编译;数分钟就能充满电的锂离子电池[N];电子报;2014年

9 河北 王春明;锂离子电池的使用维护[N];电子报;2004年

10 河北 周炳峻 刘峰 赵艳军;走出锂离子电池使用的五个误区[N];电子报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 刘金龙;锂离子电池高性能富锂锰基正极材料的研究[D];复旦大学;2014年

2 刘玉荣;锰基混合型金属氧化物孪生微纳结构的制备、形成机理与储锂性能[D];山东大学;2015年

3 易金;锂离子电池钒基负极材料的研究[D];复旦大学;2014年

4 张千玉;绿色能源材料钛酸锂的改性及其回收再利用的研究[D];复旦大学;2014年

5 袁庆丰;锂离子电池硅基复合负极材料和电池安全性的研究[D];华南理工大学;2015年

6 明海;高容量或高倍率锂离子电池材料的合成与相应全电池的组装研究[D];苏州大学;2015年

7 杨智博;高性能锂离子电池硅/锗电极的设计与制备[D];兰州大学;2015年

8 张立强;锂离子电池多物理模型参数辨识及健康特征提取[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 张蓉瑜;锂离子电池正极材料磷酸钒锂的表面改性与应用研究[D];吉林大学;2016年

10 李丹;铁基氧化物半导体作为锂离子电池负极材料的研究[D];兰州大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 张涛;失效锂离子电池破碎特性研究[D];华东交通大学;2011年

2 马宇宏;锂离子电池热安全性研究[D];电子科技大学;2013年

3 王会军;过渡金属氧化物和过渡金属硫化物作为锂离子电池负极材料的研究[D];西南大学;2015年

4 任婉;锂离子电池镍—锰二元正极材料的研究[D];华南理工大学;2015年

5 李娟;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备与研究[D];广东工业大学;2012年

6 玄哲文;微纳结构MnO_2及CuO的制备及作为锂离子电池负极的性能研究[D];云南民族大学;2015年

7 邢程程;原位生长FeS纳米结构薄膜及其在锂离子电池中的应用[D];浙江大学;2015年

8 白钢印;锂离子电池高电压正极材料镍猛酸锂的合成与改性研究[D];昆明理工大学;2015年

9 宋赢;锂离子电池二氧化钛负极材料掺杂改性及电化学行为研究[D];辽宁大学;2015年

10 安平;聚酰亚胺锂离子电池隔膜的制备及其性能研究[D];陕西科技大学;2015年

本文编号：2559973