锂离子电池多孔Si@C复合负极材料的制备与性能研究

发布时间：2020-12-30 19:13

　　锂离子电池（LIB）具有容量大、转换效率高、对环境友好和循环寿命高等优异性能,受到许多研究学者的广泛关注。对锂离子电池性能的改善基于电池内部各组元的共同优化,负极材料作为锂离子的电池系统重要组成部分之一,对锂电池性能的提升有着至关重要的意义。Si具有比容量高,嵌锂电位低等特点,是当下锂离子电池负极材料最具前景材料之一,然而其充放电过程中的合金化/去合金化伴随着严重的体积效应制约了其应用与发展。基于此,本文旨在制备一种解决硅负极材料缺陷的锂离子电池复合材料,采用价格低廉的微米硅作为原材料,首先利用金属银诱导腐蚀得到多孔硅颗粒,再通过喷雾干燥法在多孔硅颗粒上包覆一层热解碳壳,得到核-壳结构的硅碳复合负极材料,继而通过改变粘结剂的种类进一步改善复合材料性能。BET、XRD和SEM观察复合材料微观形貌与物相组成,恒流充放电、阻抗分析和循环伏安研究其电化学性能。主要研究结果如下:（1）利用金属诱导化学腐蚀法对微米硅颗粒进行刻蚀,在Si表面形成纳米介孔,制得三维海绵状多孔硅负极材料。其孔洞结构能够一定程度上缓解Si负极材料的体积效应,并提高材料的导电性和锂离子在正负极间的扩散速率。相比未经腐蚀的微... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池充放电过程原理图

图 1-2 HM-Si/SnO2/C 纳米棒的制备过程示意图[57][57]提出了一种通过新型模板接合方法制备由氧化锡和碳（负极材料（如图 1-2）。首先利用 Fe2O3为纳米立方体硬硅源，镁热还原法得到具有立方特殊微观结构的中空介

图 1-5 Cu3Si 掺杂 PS 各试样电化学性能测试曲线图[59] 硅/碳复合负极材料通过对硅材料进行复合来改善硅基锂离子电池性能是较为常用的改通过引入一些非活性基质来充当硅基锂离子电池在充放电过程中的缓以避免硅材料在嵌锂过程中的晶格长大导致的粉化现象。一般来说，料时通常采用导电性较好、电荷转移较快的非活性基质，其原因是这能够在充当缓冲层的同时弥补硅材料电导率的不足。金属类基质有 Ti261]、TiC[62]、Cu/C[63]和上节所提到 Cu3Si[64]等。目前许多锂离子电池科也开始通过引入碳材料来作为硅材料的活性基质。例如通过添入碳纳石墨烯[66]、无定型碳或石墨等碳基活性基质，在缓解体积效应和导电，还一定程度上的提供了硅负极电池的容量。硅/碳复合负极材料分为包覆型两大类:一类是将硅材料纳米化，从而嵌入在碳材料基体上；第-壳结构包覆型，通过获得碳源前驱体（后续制备一般通过高温碳化将热解），在硅材料表面包覆上一层致密的热解碳层。这种硅/碳复合负

【参考文献】：
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本文编号：2948156