硅因為具有超高的理論比容量和低的放電電位等優(yōu)點,被認(rèn)為是最有希望的鋰離子電池負(fù)極材料之一,然而,由于硅材料在嵌脫鋰的過程中容易發(fā)生嚴(yán)重的體積膨脹,造成電極材料的破壞,同時硅的導(dǎo)電性較差,這些缺點限制其商業(yè)化應(yīng)用。將硅材料納米化或與碳材料復(fù)合化可以顯著降低硅材料的體積效應(yīng)。本文利用二氧化硅機械性能良好和碳材料導(dǎo)電性能優(yōu)異的特點,采用不同的方法,制備出多種結(jié)構(gòu)新穎、形狀可控和循環(huán)性能良好的硅碳復(fù)合負(fù)極材料。以不同粒徑的納米硅為原料,利用正硅酸乙酯的水解反應(yīng)在納米硅顆粒表面包覆厚度約為10 nm的Si02,在SiO2/Si材料的基礎(chǔ)上分別以蔗糖和間苯二酚-甲醛樹脂為碳源制備得到碳/Si02/硅復(fù)合材料,對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能測試,發(fā)現(xiàn)Si02和碳對納米硅形成了雙重包裹,Si02薄層具有較強的機械性能,限制了硅在鋰化過程中的膨脹程度,碳層除了作為保護(hù)層外,還可以利用其優(yōu)良的導(dǎo)電性為離子和電子提供傳輸通道。利用無定形Si02和碳所具有的化學(xué)惰性、多孔性和選擇性滲透等優(yōu)點,顯著提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。采用表面改性、靜電自組裝和高溫?zé)徇�原制備得到石墨烯/SiOx/硅復(fù)合材料,結(jié)果顯示粒徑在3... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

祖離子電池的工作原理[3]

導(dǎo)電性的石墨婦網(wǎng)絡(luò)增強了整個電極材料中電子和離子的傳輸動力，明的可逆容量和倍率性能，在５Ｃ倍率下，電極材料容量為２００?ｍＡｈ?ｇ人得到氮慘雜石墨帰／石墨復(fù)合負(fù)極材料，結(jié)果顯示所有的石墨顆粒都孔澗的Ｈ維石墨帰結(jié)構(gòu)中，孔澗的存在加快了電解質(zhì)的輸送，石墨婦質(zhì)連接石墨顆粒并促進(jìn)電子的傳輸，復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)到巧１２?ＳｉｒＴｉ的電導(dǎo)率（４０１８?Ｓ?ｍ＇ｌ），氮慘雜石墨�。珡�(fù)合材料在裡離子電池中電化學(xué)性能，包括比容量（７８１?ｍＡｈ?ｇ－ｉ）、杰出的倍率性能（在電流密１?ｍＡｈ?ｇ‘ｉ）和良好的循環(huán)穩(wěn)定性（在電流密度為１０Ｃ時經(jīng)過１０００次循率為９８．１?％）。１＾山１２５＾｜利用簡單的兩步法制備得到具有＾維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)孔石墨婦（３Ｄ?ＧＦｓ），通過如圖１－２所示的這種合理設(shè)計，該材料增加潤性，縮短了電子和裡離子的傳輸路徑，降低了接觸阻抗，同時３Ｄ?ＧＦ型氮和化咯型氮的存在為儲裡提供高的電子導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，作為在裡離子電池中時，在電流密度２００?ｍＡ?ｇ－ｉ時１００次循環(huán)后比容量可ｉ，倍率性能同樣優(yōu)異，在１?Ａ?ｇ—ｉ的電流密度下經(jīng)過５００次循環(huán)后其比９１?ｍＡｈｇ－ｉ。??

Ｔａｎｇｔｓｗ等通過蒸氣蝕刻桂／氧化還原石墨婦氣凝膠制備得到ｓｉ／ｒＧＯ復(fù)合材料，納??尺寸孔的石墨巧片具有獨特的Ｈ維多孔網(wǎng)狀構(gòu)架，可Ｗ將納米珪完整的包裹在內(nèi)，??合材料的多孔結(jié)構(gòu)可レッ縮短鈕離子的轉(zhuǎn)移路徑并抑制娃願粒的團(tuán)聚和破壞，原位透??電鏡觀察說明多孔復(fù)合材料幫助整個電極維持高度導(dǎo)電性，促進(jìn)娃納米顆粒的嵌??，在５０?ｍＡ?ｇ－ｉ的電流密度下經(jīng)過１００次循環(huán)后，電極可逆容量為１００４?ｍＡｈ?ｇ—ｉ。??Ｇｕ〇ｔＷ等利用靜電自組裝方法制備出石墨蹄－巧復(fù)合材料，即先用帶正電荷的??ＤＤＡ對Ｓｉ納米粒子進(jìn)行改性，氧化石墨稀通過靜電吸引作用與之結(jié)合，得到兩者??合分散液，然后進(jìn)行冷凍干燥和熱還原等處理過程使珪納米粒子均勻的分散在石墨??片層中，該材料表現(xiàn)出極好的循環(huán)性能和倍率性能，經(jīng)過１５０次循環(huán)后容量還可Ｗ??持在?１２０５?ｍＡｈ?ｇｉ。??Ｚｈａｎｇｔｓｓｉ等采用簡單可行的直接合成法制備得到多孔Ｓｉ／Ｃ復(fù)合材料，利用未反應(yīng)??全的多余珪、金屬化合物和堆積的碳，通過酸洗、９００?＂Ｃ碳化和濕蝕刻等步驟合成??孔８１／：復(fù)合材料，得到的復(fù)合材料尺寸為２－６０?｜ｉｍ，微孔的尺寸為２－５?＾ｒｎｉ，娃被碳??所包覆且兩者之間留有空隙，在１００個循環(huán)內(nèi)平均每個循環(huán)容量衰減化１５?％。??Ｗａｎｔｓｓｉ二，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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