硅-五氧化二鈮復(fù)合負極材料的制備及電化學(xué)性能的研究.pdf

1、硅負極材料因具有高的儲鋰容量，有望替代石墨成為鋰離子電池的新一代負極材料。然而，硅在脫嵌鋰過程中存在著巨大的體積效應(yīng)，容易導(dǎo)致活性材料粉化和結(jié)構(gòu)的崩塌，造成電極材料循環(huán)容量的嚴重衰減，限制了其在生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用。
　　針對以上問題，本論文嘗試以納米硅、氯化鈮、氫氧化鋰為原料制備硅/五氧化二鈮復(fù)合材料，構(gòu)建以五氧化二鈮為表面層，硅為活性中心的復(fù)合體系，以提高材料的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。本論文主要研究以下內(nèi)容:a.采用化學(xué)滴定法和高溫

2、固相反應(yīng)兩步法制備硅/五氧化二鈮復(fù)合材料;b.研究制備工藝參數(shù)對復(fù)合材料形貌、結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能的影響，并優(yōu)化實驗方案;c.研究硅/五氧化二鈮復(fù)合材料的形貌結(jié)構(gòu)特征，以及這種結(jié)構(gòu)特征對電化學(xué)性能的影響;d.研究硅酸鋰界面層對硅/五氧化二鈮復(fù)合材料性能的作用機理。
　　以納米硅、氯化鈮、氫氧化鋰為原料制備了核殼型的硅/五氧化二鈮復(fù)合負極材料。在該結(jié)構(gòu)中，五氧化二鈮包覆在硅顆粒表面，避免了硅活性中心與電解液的直接接觸，減少了副反應(yīng)的發(fā)

3、生，有效提高了材料的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，論文系統(tǒng)研究了氫氧化鋰在材料合成中的作用。研究表明，氫氧化鋰不僅是促成五氧化二鈮前驅(qū)體形成的沉淀劑，也是促成硅核與五氧化二鈮殼層之間形成硅酸鋰的關(guān)鍵物質(zhì)。形成的硅酸鋰過渡層，有效提高了硅/五氧化二鈮復(fù)合材料的離子電子導(dǎo)電性，并在一定程度上補充了鋰源。研究制備的硅/五氧化二鈮復(fù)合負極材料在200 mA/g恒電流充放電時，首次放電比容量可達2803mAh/g，經(jīng)過200次循環(huán)后充放電比容量仍