鋰離子電池硅碳復合材料的性能研究.pdf

1、綜述了鋰離子電池的研究現狀，并對硅基負極材料的研究現狀進行了詳細的考察。選擇了高溫熱解法制備硅-酚醛樹脂熱解碳材料、不同催化劑制備了硅氧網格包覆硅碳復合材料、以化學反應和高溫還原反應制備了超細金屬摻雜硅碳復合材料作為鋰離子電池的負極材料。對材料進行了XRD和SEM測試，分析結構和形貌，通過充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗等測試研究電化學性能。
　　通過高溫熱解法制備了硅-酚醛樹脂(PF,Phenolic resin)熱解碳材料。在700

2、℃的條件下制備了硅-酚醛樹脂熱解碳材料，發(fā)現Si和熱解碳的質量比為3:7時材料具有最優(yōu)異的性能，首次脫嵌容量為394.7mAh·g-1，充放電效率為50％。所得材料中加入質量分數占20%的石墨，首次脫嵌容量為529.1mAh·g-1，充放電效率為62%，30次循環(huán)后材料的可逆容量為135mAh·g-1。對上述Si-C-石墨材料在高溫熱解前進行機械球磨可以提高50mAh·g-1左右的可逆容量；材料固化前摻入少量金屬Zn作為催化劑和導電劑，

3、制得的材料30次循環(huán)后可逆容量為214mAh·g-1；電極片熱處理后30次循環(huán)后其可逆容量可達260mAh·g-1。
　　在酸性催化劑和堿性催化劑兩種不同的條件下，制備了硅氧網格包覆的硅碳復合材料。酸性催化劑制備的材料首次脫嵌容量為177.9mAh·g-1，充放電效率為68%，堿性催化劑制備的材料首次脫嵌容量為201.2mAh·g-1，充放電效率為79%，堿性催化劑反應后再經高溫反應得到的材料首次脫嵌容量為132.1mAh·g-1

4、，充放電效率為73％。經過高溫處理的材料20次循環(huán)后，可逆容量為239mAh·g-1，充放電效率為99％，有著更加優(yōu)異的電化學性能。
　　利用化學反應和高溫還原反應制備了超細金屬摻雜硅碳復合材料，選擇的摻雜金屬為Cu、Ni、Ag。電化學測試表明，Cu和Ni摻雜的材料的電化學性能均優(yōu)于Ag摻雜的硅碳混合材料。在600℃條件下制備的銅摻雜硅碳混合材料具有最好的電化學性能，其首次可逆容量為597.9mAh·g-1，充放電效率為66%，2