鋰離子電池用硅碳負(fù)極材料的制備和性能研究.pdf

1、硅材料具有3579 mAh/g的理論容量和0.4 V vs. Li/Li+的嵌鋰電位,而且硅材料環(huán)保無污染，原材料豐富，是最有潛力的鋰離子電池負(fù)極材料。然而，硅負(fù)極材料在充放電過程中巨大的體積膨脹（~300％）導(dǎo)致硅顆粒破碎、粉化，破壞電極材料結(jié)構(gòu)的完整性和損壞SEI膜，導(dǎo)致電池循環(huán)穩(wěn)定性差；同時硅負(fù)極材料具有較低的電導(dǎo)率，造成硅負(fù)極大倍率放電性能差，嚴(yán)重限制硅負(fù)極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。本文選用球磨和噴霧干燥方法，通過相關(guān)的設(shè)備制備

2、得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料，并分析了其基本結(jié)構(gòu)和化學(xué)特征，旨在得到具有良好電化學(xué)性能的硅碳負(fù)極材料，開發(fā)易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的材料制備工藝。
　　本研究以商業(yè)化納米硅、鱗片狀石墨和葡萄糖為原料，采用行星球磨和噴霧干燥的方法，制備了納米硅/石墨@裂解碳多孔微米球狀復(fù)合材料。研究結(jié)果表明，多孔結(jié)構(gòu)為硅材料充放電過程中的體積變化提供了緩沖空間，減少了硅材料體積變化造成的副作用，同時增加了負(fù)極活性材料和電解液的接觸面積，減少了鋰離子在負(fù)極材

3、料中的傳輸距離，復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的循環(huán)壽命。研究了多種碳源對微米球狀復(fù)合材料中三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)以葡萄糖為前驅(qū)體所制備的硅碳負(fù)極材料具有良好的電化學(xué)性能，其中無定型碳覆蓋在鱗片石墨和納米硅表面，保持復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且和鱗片石墨一起構(gòu)成，提高材料整體的導(dǎo)電性能。該復(fù)合材料在0.5A/g的電流密度下循環(huán)100次后保持375mAh/g的可逆容量，并且在5A/g的大電流密度下依然有230mAh/g，在硅含量僅僅只有1