一氧化硅与球形石墨及其复合材料的制备及性能研究
本文关键词:一氧化硅与球形石墨及其复合材料的制备及性能研究
【摘要】:本课题主要对一氧化硅与球形石墨及其复合材料进行研究。由于一氧化硅材料理论容量较高但体积效应导致循环性能较差,石墨的循环稳定性较好而容量偏低,故而对两种材料单独研究。通过歧化、球磨、碳包覆等方法提高一氧化硅的性能,通过碱刻蚀的方法提高球形石墨材料的性能,并将两者相复合,找到复合材料的最佳比例,使复合材料在拥有较好的可逆容量的同时,具有较好的循环性能。利用XRD、SEM等测试方法对材料进行表征,利用循环伏安测试、交流阻抗测试、恒电流充放电测试等对材料的电化学性能进行研究。在700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃下对SiO材料进行歧化处理,最佳的歧化温度为1000℃,歧化后的材料在0.1C下循环100次后依然可以保有大约93.6mAh/g的可逆容量,歧化对于SiO材料性能提高的有限,没有从根本上解决SiO基负极材料容量不断衰减的问题。球磨和碳包覆在一定程度上提高了材料的循环容量,但没办法改变SiO基负极材料循环稳定性差的问题。所以,需要进一步的提升SiO基负极材料的电化学性能,以便将之商业化应用。分别使用搅拌抽滤和湿混碱刻蚀两种方法对球形石墨材料进行刻蚀处理。搅拌抽滤碱刻蚀的最佳条件在碱碳质量比10:1~20:1之间,碱碳比10:1处理的球形石墨负极材料的性能较好,在0.1C、0.2C下,可逆比容量分别在350mAh/g和345mAh/g左右,好于球形石墨原样的332mAh/g和312mAh/g,循环稳定性也较好,0.1C倍率下循环40次后,可逆容量保有341.6mAh/g。但在大电流充放电时,碱碳比20:1处理的材料可逆容量略优,碱碳比10:1处理的材料稳定性较好。湿混碱刻蚀处理的最佳条件在碱碳比为3:1左右,0.1C、0.2C条件下,可逆比容量分别为345mAh/g和320mAh/g左右,循环较为稳定,0.1C倍率下循环60次后可逆容量约为348.7mAh/g。1C倍率下循环200次后可逆容量约为280.3mAh/g,明显优于球形石墨材料的可逆容量180.6mAh/g。通过机械混合的方式制备刻蚀处理的球形石墨与歧化SiO的复合材料。两种碱刻蚀球形石墨/歧化SiO复合材料的性能均随着SiO含量的增加而逐渐变差,性能最佳的材料为含5%SiO的复合材料。搅拌抽滤碱刻蚀球形石墨/歧化SiO复合材料在0.1C下循环40次后,保有约413.8mAh/g的可逆容量,0.2C下的循环可逆容量也可达到396mAh/g左右。湿混碱刻蚀球形石墨/歧化SiO复合材料在0.1C、0.2C倍率下的可逆容量分别可达403mAh/g、397mAh/g左右,循环稳定性也较好,0.1C下循环50次后可保有399.4mAh/g的可逆容量。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ127.2;TQ127.11;TB33
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Alison Russell;蒋学坤;;世界石墨生产和供应现状及发展趋势(续)[J];矿产保护与利用;1989年04期
2 稻垣道夫;来晓育;;石墨类导电材料[J];橡胶参考资料;1989年04期
3 周强;曹乃珍;刘英杰;温诗铸;;膨化石墨吸附特性的研究及利用[J];新型碳材料;1996年01期
4 边光明;李雪芹;;影响石墨结合力的原因分析[J];内燃机与配件;2014年01期
5 苏育志,刘成波,张瑞芬,褶艳芬;氧化石墨的合成及其结构研究[J];广州师院学报(自然科学版);2000年03期
6 陈军刚;彭同江;孙红娟;刘波;赵二正;;还原温度对氧化石墨官能团、结构及湿敏性能的影响[J];无机化学学报;2014年04期
7 Karl F.W.Etzel;方群英;;碳与石墨:一种可满足最高标准的、连接金属和陶瓷的材料[J];国外非金属矿;1989年03期
8 邱海鹏,郭全贵,翟更太,宋永忠,刘朗;粘结剂对石墨材料的物理性能及微观结构影响的研究[J];宇航材料工艺;2001年06期
9 宋国武;石墨嵌入复合物的制备及其应用[J];江西化工;2002年04期
10 邹艳红,刘洪波,傅玲,陈宗璋;氧化石墨在H_2还原过程中的结构与性能变化[J];中国有色金属学报;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑辙;田连弟;;煤基石墨的高分辨电子显微象的研究[A];第六次全国电子显微学会议论文摘要集[C];1990年
2 康飞宇;白东军;;碳化硅分解石墨的结构与形态[A];中国科学技术协会首届青年学术年会论文集(工科分册·上册)[C];1992年
3 陈卓;;基于磁性石墨纳米晶的生物检测应用[A];第七届全国仪器分析及样品预处理学术研讨会论文集[C];2013年
4 顾则鸣;;利用分子轨道理论研究石墨的润滑机理[A];摩擦学第三届全国学术交流会论文集润滑材料部分[C];1982年
5 邱海鹏;刘朗;韩立军;丁海英;;单组元钛掺杂石墨的导电性能及微观结构的研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
6 傅玲;邹艳红;刘洪波;何月德;;氧化石墨及其聚合物纳米复合材料的研究现状[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
7 姚延立;王晓敏;郭巧梅;杜文;许并社;;石墨微球的制备及化学修饰[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
8 ,
本文编号:1201401
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/1201401.html