硅-碳納米管復(fù)合負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、本文從緩沖硅的體積膨脹，提高材料的導(dǎo)電率，以及提高硅材料的電化學(xué)性能的角度出發(fā)，在硅中摻雜高導(dǎo)電性的碳材料，采用三種方法制備了Si/SWNT復(fù)合負(fù)極材料，通過(guò)SEM、TEM、XRD、XPS、拉曼光譜等技術(shù)手段對(duì)負(fù)極材料進(jìn)行表征，通過(guò)性能測(cè)試評(píng)價(jià)了硅基負(fù)極材料電化學(xué)性能。主要研究成果如下：
　　（1）采用靜電誘導(dǎo)自組裝技術(shù)和膜轉(zhuǎn)移的方法制備了三維網(wǎng)絡(luò) Si/SWNT復(fù)合負(fù)極材料。研究結(jié)果表明：在Si/SWNT負(fù)極材料中，納米硅球被封

2、裝在碳納米管形成的錯(cuò)綜復(fù)雜的三維碳基導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中。該導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)既可以作為一個(gè)“緩沖骨架”，又提供了一個(gè)快速的電子傳輸通道，確保了材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。通過(guò)恒流充放電測(cè)試，在電流密度為400mA?g?1的條件下，50次循環(huán)后，電池的容量高達(dá)941mAh?g?1；當(dāng)電流密度增大到1600mA?g?1時(shí)，制備的復(fù)合材料容量仍能達(dá)到740mAh?g?1，當(dāng)電流密度再次回到200mA?g?1時(shí)，比容量能夠達(dá)到950mAh?g?1，顯示了

3、良好的倍率性能。
　　（2）采用真空抽濾法制備層狀結(jié)構(gòu)的Si/SWNT復(fù)合負(fù)極材料。研究結(jié)果表明：復(fù)合材料中硅含量為50％；層數(shù)越多，材料電化學(xué)性能越好。Si/SWNT復(fù)合負(fù)極材料中的硅層夾在兩碳納米管層中間，有效的束縛了硅在充放電過(guò)程中的體積膨脹。在電流密度為200mA?g?1的條件下，50次循環(huán)后層數(shù)較多的Si/SWNT-2樣品的比容量為330mAh?g?1，層數(shù)較少的Si/SWNT-1樣品的比容量為217mAh?g?1。當(dāng)電