硅基納米陣列結(jié)構(gòu)鋰離子電池負極材料的制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、由于商業(yè)化石墨類材料的理論比容量僅為372mAhg-1，越來越不能滿足人們對便攜式能源存儲裝置的要求。在過去的十年里，新型鋰離子電池電極材料的開發(fā)取得了令人振奮的進展。硅材料的理論比容量約為石墨的十倍左右，且具有較低的嵌鋰電位、廣泛地原料來源和對環(huán)境友好等特點，是最有希望代替石墨的負極材料之一。但是，由于硅材料嵌鋰后體積變化達到原來的4倍，嚴重影響了其循環(huán)性能，從而成為硅作為鋰離子電池負極材料的最大障礙。
　　為了改善硅的循環(huán)性能

2、，本文主要從納米化和復合改性兩個方面加以研究改進:一是以氧化鋅納米棒陣列為模板制備了硅及硅/碳復合納米管陣列;二是將鎳硅/硅納米棒陣列分別與碳、鍺、氧化鐵復合改性。
　　一、以ZnO納米棒陣列為模板，通過化學氣相沉積方法成功制備了封閉的硅及硅碳復合納米管陣列，并研究了管壁厚度和碳的包覆對硅納米管陣列鋰電性能的影響。研究結(jié)果表明，薄壁硅納米管在100個循環(huán)后仍然保有初始可逆容量的86％，其循環(huán)性能明顯優(yōu)于厚壁硅納米管。但是硅納米管陣

3、列的首次庫倫效率只有60％。通過碳的包覆可以使硅納米管的首次庫倫效率提升到70％左右，并且在300個循環(huán)后仍保有初始可逆容量的57％。
　　二、采用化學氣相沉積和射頻濺射相結(jié)合的方法，分別制備了NiSix/Si、NiSix/Si/C、NiSix/Si/Ge和NiSix/Si/Fe2O3納米棒陣列并對其鋰電性能進行測試。研究表明，在4Ag-1下，NiSix/Si首次放電可逆容量在2500mAhg-1，首次庫侖效率達到60％左右;Ni