Si基納米復合微球的構(gòu)建及其儲鋰性能研究.pdf

1、硅因為具有高的理論比容量(4200mAh/g)和豐富的資源而被作為鋰離子電池最有前景的負極材料之一。但是硅負極材料低的導電率和嚴重的體積效應限制了其商業(yè)化應用。而碳材料,包括無定形碳和石墨烯等都具備導電導鋰性能,在充放電過程中體積變化很小,而且具備優(yōu)良的延展性,可以有效地緩沖硅在充放電過程中的體積變化,因此制備硅與碳材料的復合材料有望得到高性能的新型鋰離子電池負極材料。
　　本文分別采用微乳液法、噴霧熱解法和噴霧干燥法制備無定型碳

2、或石墨烯與硅的復合微球做為鋰離子電池負極材料,并對制備的復合材料進行表征及電化學性能測試分析。
　　通過微乳液法加鎂熱還原的兩步法制備了Graphene/Si復合材料,對復合材料采用掃描電鏡、X射線衍射等進行表征,并將其作為鋰離子電池負極材料進行電化學性能測試,研究了不同石墨烯含量以及碳包覆對其電化學性能的影響。研究表明,Graphene/Si復合材料在石墨烯與SiO2的比例為1∶1時的電化學性能是最好的,100個循環(huán)后穩(wěn)定在60

3、0mAh/g;對石墨烯與SiO2的比例為1∶2的樣品進行碳包覆處理,碳包覆前的樣品90個循環(huán)后容量不足400mAh/g,碳包覆之后90個循環(huán)后容量仍有700mAh/g。
　　通過簡單的超聲噴霧熱解和部分鎂熱還原的兩步法成功制備了多孔的SiO2/Si/graphene/C微球。這種3-D結(jié)構(gòu)的微球中,碳包覆的Si/SiO2納米顆粒(5-10納米)鑲嵌于石墨烯的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,石墨烯不但可以提高微球的導電性,而且可以增強微球的結(jié)構(gòu)強度

4、。復合微球中的孔結(jié)構(gòu)既可以容納硅在嵌鋰和脫鋰時的體積膨脹和收縮,又可以為電解液提供存儲的空間。將多孔微球做為鋰離子電池負極材料,其表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,在0.1 mA/cm2的電流密度下,第二個循環(huán)的放電容量達到1104.9mAh/g,200個循環(huán)之后仍有1141.6mAh/g,容量保留率超過100％,使得復合微球成為很有前景的鋰離子電池負極材料。
　　通過噴霧干燥法成功制備了SiO2/graphene/C空心多孔微球,使用XR