鋰離子電池硅-炭復(fù)合負(fù)極材料的制備及性能.pdf

1、在所有的鋰離子電池負(fù)極材料中，硅具有最高的理論比容量，然而硅嵌鋰時的體積膨脹使電極結(jié)構(gòu)受到破壞最終導(dǎo)致容量迅速衰減。研究硅負(fù)極材料的關(guān)鍵是如何抑制硅嵌鋰時的體積膨脹，保證電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本文探討了影響硅電極性能的因素，并制備了多種硅/炭復(fù)合材料，以緩解硅的體積效應(yīng)，提高電極循環(huán)性能。
　　 按不同的硅、PVDF和乙炔黑質(zhì)量比制備了多種硅電極。循環(huán)伏安測試結(jié)果表明不同電極上發(fā)生的硅嵌鋰和脫鋰反應(yīng)相同。恒流充放電測試結(jié)果表明硅含量越高

2、，電極循環(huán)性能越差。PVDF和乙炔黑對電極循環(huán)性能具有同等重要的作用。退火處理可顯著改善硅電極的嵌鋰性能，經(jīng)過退火處理的硅電極電阻減小，初始容量增大，循環(huán)穩(wěn)定性顯著提高。退火后硅電極上材料的緊密堆積、材料之間粘結(jié)強度的增大使電極自身強度增大，是其循環(huán)穩(wěn)定性提高的主要原因。
　　 以納米硅、蔗糖為原料，通過水熱反應(yīng)并炭化的方法制備了硅/蔗糖炭復(fù)合材料(Si/SC)，測試了其嵌鋰性能。Si/SC復(fù)合材料循環(huán)性能明顯優(yōu)于純硅，且復(fù)合材

3、料中硅含量越低，循環(huán)穩(wěn)定性越好。Si/SC-GNS材料循環(huán)性能與Si/SC相比有所提高，但容量保持率難以隨石墨烯增多而一直提高。退火處理使Si/SC電極嵌鋰性能顯著提升。
　　 以納米硅、酚醛樹脂為原料，通過高溫裂解法制備了納米硅/樹脂炭復(fù)合材料（nano-Si/RC），其循環(huán)性能明顯優(yōu)于純硅材料。石墨烯或碳納米管的摻入可提高nano-Si/RC材料的導(dǎo)電性能，但對其循環(huán)穩(wěn)定性無明顯影響。
　　 以微米硅、酚醛樹脂和天然