锂离子电池碳纳米管/硅基负极材料的制备与性能研究

发布时间：2020-12-26 02:13

　　随着人们对锂离子二次电池高比容量和高功率性能需求的日益增加,与目前使用的电极材料相比,应该寻找更高比容量和更高功率性能的电极材料。然而商业化的石墨负极材料,其理论比容量只有372mAhg-1,已经无法满足新一代锂离子电池的要求。硅（Si）由于其高的理论比容量（达4200mAhg-1）而成为最具吸引力和最被广泛研究的负极材料之一。但是硅负极材料在充放电循环过程中会产生非常大的体积膨胀,导致了电极的破裂和粉化,加速了电极的失效,这极大地限制了其商业化的应用。将硅材料纳米化和复合化相结合是目前的主要研究方向。碳纳米管（CNTs）由于具有优良的机械性能、良好的储锂性能、大的比表面和高的电导率,而被广泛应用于锂离子电池电极材料的研究中。本论文是以碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展的综述为基础,提出首先制备CNTs和Si复合材料,利用CNTs独特的一维管状结构,作为一个缓冲基体,来缓冲硅基材料在循环过程中的体积膨胀,利用CNTs的优良的导电性能来提高材料的高倍率性能；然后制备碳包覆CNTs/Si复合材料,形成核壳结构,进一步缓冲硅基材料在循环过程的体积膨胀。同时探讨了粘结剂对电极... 

【文章来源】：五邑大学广东省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

理离子电池的工作原理示意图

图1-2 SnOJMWCNT@SnOJPPy同轴纳米电缆复合材料合成过程的图标说明[25】2 Schematic illustration for synthesis process of SnO^ftlWCNT@Sn02@PPy coaxial nanocable2.6碳纳米管/锡基合金复合材料Fan等[26]通过混合SnSb和碳纳米管纳米晶体的溶融纺丝技术制备出SnSb-C复合材料负极，测试表明，对于含10wt%酸功能化CNTs的该复合材料以充放电，首次放电容量为1215mAhg-i.充电容量为950mAhg-i，经过40次循很高的可逆容量为860mAhg-】。甚至在0.4C，1C和2C倍率下放电容量仍05,683mAhg-i。碳纳米管网状网络包裹着SnSb纳米颗粒的结构，提高了 导率并缓冲了其巨大的体积变化。娃基材料在裡离子电池负极中的研究进展

.4. 2.1纳米娃/碳纳米管复合材料Wang等[■通过在镍金属集流器上直接合成垂直对齐的娃/多壁碳材料作为锂离子电池负极，测试表明，含57wt%Si的该复合材料负极电流密度充放电，首次放电容量为2078mAhg-i,充电容量为1958mAhg-中多壁碳纳米管起到了缓冲Si在充放电过程中体积变化的作用，并增Fan等[31]通过等离子体增强化学气相沉积法在镜金属集流体上生长后利用磁控溅射系统将锥形桂沉积在碳纳米管表面制备出碳纳米管-线复合材料作为负极材料，合成过程如图3所示，测试结果，该复合.2C倍率充放电，首次放电容量为2768mAhg-i，超过100次循环后的容达90%。甚至以1C，2C，4C,8C,12C,15C倍率充放电，可逆容175,1833,1514,1149,910 和 718mAhg-i。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2938834