鋰離子電池硅基復(fù)合負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、在目前眾多的已被研究的鋰離子電池負(fù)極材料當(dāng)中，硅材料有著最高的理論容量（4200mAh/g）。和商業(yè)上常用的石墨類材料（372mAh/g）相比，硅材料高出了十倍，所以說以硅作為鋰離子電池負(fù)極材料具有非常大的前景。但是硅材料的導(dǎo)電性很低，此外硅材料在充放電過程中會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的體積膨脹，導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)遭到破壞，循環(huán)性能隨之降低。因此硅材料在商業(yè)化應(yīng)用上受到了極大的限制。所以對(duì)硅材料進(jìn)行改性研究以緩解或限制它的體積效應(yīng)，是現(xiàn)在對(duì)硅材料研究的主要方

2、向。
　　在本文中，以苯胺為單體，以球形納米硅為硅源，利用原位聚合法制備具有核殼結(jié)構(gòu)的硅/聚苯胺復(fù)合材料，制備過程中硅/苯胺的質(zhì)量比為1:0.3，1:0.5，1:1，1:2，1:3；采用原位聚合和高溫炭化兩步法，制備硅/聚苯胺基炭復(fù)合材料，制備過程中硅/苯胺的質(zhì)量比為1:1，1:2，1:3，1:4，炭化溫度為950℃。利用SiO的歧化反應(yīng)和氫氟酸洗兩步法，制備多孔硅材料；采用甲苯作炭源，利用化學(xué)氣相沉積法制備多孔硅/炭復(fù)合材料。<

3、br>　　采用紅外光譜和掃描電鏡等方法對(duì)所制備硅/聚苯胺復(fù)合材料以及硅/聚苯胺基炭復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，采用恒流充放電法測(cè)試兩種復(fù)合材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明：當(dāng)硅：苯胺的比例為1:0.5時(shí)所制備的復(fù)合材料，測(cè)試條件為充放電時(shí)間限制在77h，充放電電流密度在20mAh/g時(shí)，經(jīng)19次循環(huán)后其可逆容量保持在1464 mAh/g。當(dāng)硅：苯胺比例為1:3時(shí)所制備硅/炭復(fù)合材料表現(xiàn)出最優(yōu)的電化學(xué)性能。充放電時(shí)間限制在77h，充放電電流密度為2

4、0mAh/g時(shí)，經(jīng)19次循環(huán)后其可逆容量保持在1484mAh/g。當(dāng)充放電電流密度分別為50，100，200mAh/g時(shí)，其可逆容量分別為1141mAh/g、930mAh/g、625 mAh/g，這表明炭包覆量對(duì)復(fù)合材料的電化學(xué)性能具有一定的影響。
　　通過 X-射線衍射和比表面積及孔徑測(cè)試等方法對(duì)所制備多孔硅進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，采用恒流充放電法對(duì)多孔硅及多孔硅/炭復(fù)合材料的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：多孔硅材料的BET比表面積為7.