粉末非晶硅制备及其气体氢化和电化学储氢性能研究

发布时间：2021-06-20 17:17

　　以Li₁₃Si₄为原料采用化学去锂化法制备了具有层状结构的非晶硅（α-Si）粉体并对α-Si进行球磨改性,研究了改性前后α-Si在H₂中的氢化行为以及氢化处理对α-Si电极在质子传导离子液体中的电化学储氢性能影响。研究结果表明,球磨能明显减小α-Si粉体的颗粒尺寸,但易引入Fe和Cr金属杂质并形成Fe₂Si与CrSi₂。氢化时α-Si逐渐发生晶化,当氢化时间不少于8 h时,α-Si基本完全晶化,氢化后的SiH_x结构由SiH、SiH₂和SiH₃三种成键模式组成。球磨改性有助于增加α-Si的初始吸氢量,随氢化时间延长,α-Si的吸氢量逐渐增大,其中经球磨和氢化2、5、8和58 h后的α-Si吸氢量分别达到（质量分数）0.38%、0.76%、0.91%和3.8%,其吸氢速率比较缓慢。α-Si电极在质子型离子液体中具有电化学吸放氢反应活性,但其放电容量偏低（42～163 mAh/g）,其中球磨和氢化8 h的α-Si经20... 

【文章来源】：金属功能材料. 2020,27(02)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

化学去锂化法制备α-Si粉体的微观结构、组织形貌与成分以及粒径分布

球磨处理后α-Si的微观结构、组织形貌与成分以及粒径分布

图4为球磨后的α-Si经氢化不同时间的XRD图谱。由图4可知,与未氢化的α-Si相比,当氢化时间不少于2 h时,氢化后α-Si在衍射角2θ=28°附近开始出现Si晶体衍射峰,说明α-Si开始发生晶化。图5为氢化不同时间α-Si的TEM高分辨及区域电子衍射图。由图5可知,氢化2 h时α-Si中浅色基体的原子排列仍杂乱无序,而在几个纳米尺度的深色区域中出现原子有序排列,其电子衍射呈现出微弱的衍射环花样,结合图4推测该深色区域可能是初始晶化的α-Si;氢化5 h时,α-Si中的原子排列有序区域增多,电子衍射斑点逐渐明显,说明α-Si已部分晶化;氢化8 h时,其XRD谱中的非晶漫散峰基本消失,电子衍射已形成明显的衍射环,说明α-Si基本完全晶化并形成了纳米晶组织;氢化58 h后,α-Si的电子衍射变为单晶式的二维衍射斑点,这表明此时α-Si已完全晶化且其晶粒明显长大。氢化后α-Si试样表面形貌如图6所示,可以看出,氢化后的α-Si粉末形状不规则,但表面光滑,颗粒团聚较为严重,随氢化时间增加,粉末颗粒间有烧结和长大的倾向。图4 球磨后α-Si氢化处理时间时的XRD图谱

【参考文献】：
期刊论文
[1]先进镍氢电池及其关键电极材料[J]. 陈云贵,周万海,朱丁.  金属功能材料. 2017(01)
[2]基于离子液体构筑的电化学生物传感器研究进展(英文)[J]. 王晓琳,郝京诚.  Science Bulletin. 2016(16)
[3]射频功率对非晶硅薄膜光电性能的影响[J]. 山秀文,雷青松,薛俊明,杨瑞霞,安会静,李广.  真空. 2011(06)

博士论文
[1]氢化非晶硅薄膜结构及其物理效应[D]. 何剑.电子科技大学 2015



本文编号：3239609