硅-碳納米管復合負極材料的制備及其電化學性能研究.pdf

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

2、裝在碳納米管形成的錯綜復雜的三維碳基導電網(wǎng)絡中。該導電網(wǎng)絡既可以作為一個“緩沖骨架”，又提供了一個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。通過恒流充放電測試，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941mAh?g?1；當電流密度增大到1600mA?g?1時，制備的復合材料容量仍能達到740mAh?g?1，當電流密度再次回到200mA?g?1時，比容量能夠達到950mAh?g?1，顯示了

3、良好的倍率性能。
　?。?）采用真空抽濾法制備層狀結(jié)構(gòu)的Si/SWNT復合負極材料。研究結(jié)果表明：復合材料中硅含量為50％；層數(shù)越多，材料電化學性能越好。Si/SWNT復合負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。當電