硅基鋰離子電池負(fù)極材料的研究.pdf

1、商業(yè)化鋰離子電池主要采用石墨作為負(fù)極材料，具有良好的循環(huán)性能，但是理論比容量只有372mAh/g的石墨材料已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池高容量的需求，因此，人們迫切希望研發(fā)高容量的新型負(fù)極材料。目前硅基、金屬氧化物(氧化鈷、氧化鐵、氧化銅等)、錫基材料、復(fù)合材料等新型負(fù)極材料引起了人們的關(guān)注，其中硅材料由于其具有4200mAh/g的最高理論比容量而備受矚目。但是硅材料在鋰電池充放電過程中嵌鋰前后體積變化過大容易導(dǎo)致材料粉化及降低電極導(dǎo)電性

2、，從而限制了硅基負(fù)極材料的應(yīng)用。近年來(lái)，研究表明硅基材料的納米化有助于緩解材料粉化，提高電池性能。基于此，本論文將采用一種簡(jiǎn)單易行的方法實(shí)現(xiàn)硅基材料的納米化，同時(shí)優(yōu)化鋰離子電池集流極的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)鋰離子電池性能的提升。
　　 本文研究?jī)?nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面：
　　 一、系統(tǒng)研究了硅顆粒尺寸對(duì)鋰離子電池循環(huán)性能的影響。我們采用三種不同尺寸的硅顆粒作為鋰離子電池負(fù)極材料：手動(dòng)研磨硅納米線獲得的硅納米顆粒(直徑：～50nm

3、)、直接球磨晶體硅得到的硅顆粒(直徑：～200nm)和直接手動(dòng)研磨晶體硅得到的微米顆粒(直徑：～2μm)。研究結(jié)果表明以納米顆粒為負(fù)極材料的電池具有最好的循環(huán)性能。
　　 二、研究了集流極結(jié)構(gòu)對(duì)循環(huán)性能的影響。通過采用單層、兩層、及三層泡沫鎳作為集流極襯底，研究電池循環(huán)性能，結(jié)果表明兩層泡沫鎳結(jié)構(gòu)的集流極有利于提升電池循環(huán)性能；另外我們?cè)谂菽嚤砻娉练e銅納米顆粒以改善電極導(dǎo)電性，進(jìn)而提升電池性能。
　　 因此本論文通過硅