石墨烯/多孔納米硅負(fù)極的電化學(xué)性能
發(fā)布時(shí)間：2020-12-31 23:11
采用酸浸蝕Al-Si合金的方法制備了多孔納米Si,并用其制作以石墨烯為導(dǎo)電材料的石墨烯/多孔納米Si負(fù)極.SEM和TEM的分析表明兩者混合均勻.作為鋰離子電池的負(fù)極,該電極在1 mol·L-1Li PF6/EC（碳酸乙烯酯）:DMC（碳酸二甲酯）=1:1（by volume）+1.5%（by mass）VC（碳酸亞乙烯酯）溶液中、0.5 A·g-1電流密度下,第120周循環(huán)的放電比容量為1842.6 m Ah·g-1,庫侖效率為98.6%.石墨烯的加入不僅提高了電極的導(dǎo)電性,而且減緩了充放電過程中電極多孔納米結(jié)構(gòu)的衰變.
【文章來源】：電化學(xué). 2015年06期 北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
石墨烯的XRD譜圖
，電解液為含有1.5%（bymass）VC的1mol·L-1LiPF6/EC:DMC=1:1（byvolume）溶液（國泰華榮公司，張家港）.恒流充放電測試在LAND測試系統(tǒng)上進(jìn)行，充放電的電壓區(qū)間為0.01V~1.5V.文中電極的充電和放電是指Si電極在鋰離子電池中的情況，即充電為陰極過程，放電為陽極過程.充放電容量是按活性材料硅的量計(jì)算的.使用CHI660電化學(xué)工作站測試循環(huán)伏安曲線；使用掃描電鏡（PhilipXL30）和透射電鏡（JEM-2100F）測試材料的微觀形貌；使用BrukerD8型X射線衍射儀測定樣品的晶體結(jié)構(gòu).2結(jié)果與討論2.1材料和電極結(jié)構(gòu)圖1A、B是石墨烯和多孔硅的透射電鏡圖.由圖1可知，石墨烯呈現(xiàn)出有褶皺的、薄而透明的片狀結(jié)構(gòu).多孔硅則具有由直徑約為50nm的樹枝狀納米Si組成的多孔結(jié)構(gòu).BET方法測得多孔Si粉末的比表面積約為102.7m2·g-1.用N2吸附/脫附法測得，納米孔的孔徑主要分布在15.5nm和66nm兩處.XRD測定表明，多孔硅具有很好的硅晶體結(jié)構(gòu)[10].石墨烯的XRD譜圖見圖2，在2θ=26°處有1個(gè)較弱的衍射峰，這是石墨（002）晶面的特征峰，說明在石墨烯中還存在少量排列比較整齊的多層結(jié)構(gòu).圖3A、B分別是石墨烯/多孔納米Si復(fù)合物的SEM和TEM照片.可以看出，結(jié)構(gòu)中石墨烯片均勻地分散在多孔納米Si顆粒間，有些卷曲的石墨烯片還包裹著小尺寸的納米Si顆粒，這種結(jié)構(gòu)有利于電極導(dǎo)電性的提高和電極反應(yīng)的均勻進(jìn)行.圖4A、B分別是多孔Si極片表面和斷面的SEM形貌照片.可以看出，經(jīng)過烘干、熱滾壓等制備程序的處理，電極中的石墨烯和多孔Si顆粒仍能混合均勻，緊密地結(jié)合在一起.2.2電化學(xué)性能以石墨烯作導(dǎo)電材料的多孔納米Si電極的循環(huán)伏安曲線如圖5所示.在首次電位負(fù)向掃描過程中，在電位1.4V處出現(xiàn)了第1個(gè)還原電流峰，對應(yīng)于VC在
第6期李純莉等：石墨烯/多孔納米硅負(fù)極的電化學(xué)性能圖2石墨烯的XRD譜圖Fig.2XRDpatternofgraphene圖3石墨烯硅/多孔納米Si復(fù)合物的SEM（A）和TEM照片（B）Fig.3SEM(A)andTEM(B)imagesofgraphene/porousnano-Sicomposite混合制作多孔硅電極.粘結(jié)膠的成分是SBR（苯乙烯-丁二烯橡膠）+CMC（羥甲基纖維素鈉）的水溶膠（1:1，bymass）.電極的組分配比是多孔硅:石墨烯:粘結(jié)劑=7:2:1.把調(diào)和均勻的電極膏涂在銅箔上，在80oC真空下烘干備用.研究電極的直徑為14mm，極片上的多孔Si負(fù)載量約為1.1mg·cm-2.最后經(jīng)80oC真空干燥8h后，在氬氣手套箱（Su-per1220/750，Mikrouna）中組裝成扣式電池（CR2016）.電池中的對電極為金屬鋰片，隔膜為Celgard2300膜，電解液為含有1.5%（bymass）VC的1mol·L-1LiPF6/EC:DMC=1:1（byvolume）溶液（國泰華榮公司，張家港）.恒流充放電測試在LAND測試系統(tǒng)上進(jìn)行，充放電的電壓區(qū)間為0.01V~1.5V.文中電極的充電和放電是指Si電極在鋰離子電池中的情況，即充電為陰極過程，放電為陽極過程.充放電容量是按活性材料硅的量計(jì)算的.使用CHI660電化學(xué)工作站測試循環(huán)伏安曲線；使用掃描電鏡（PhilipXL30）和透射電鏡（JEM-2100F）測試材料的微觀形貌；使用BrukerD8型X射線衍射儀測定樣品的晶體結(jié)構(gòu).2結(jié)果與討論2.1材料和電極結(jié)構(gòu)圖1A、B是石墨烯和多孔硅的透射電鏡圖.由圖1可知，石墨烯呈現(xiàn)出有褶皺的、薄而透明的片狀結(jié)構(gòu).多孔硅則具有由直徑約為50nm的樹枝狀納米Si組成的多孔結(jié)構(gòu).BET方法測得多孔Si粉末的比表面積約為102.7m2·g-1.用N2吸附/脫附法測得，納米孔的孔徑主要分布在15.5nm和66nm兩處.XRD測定表明，多孔硅具有很好的硅晶體結(jié)構(gòu)[10].石墨烯的XRD譜圖見?
本文編號(hào)：2950477
【文章來源】：電化學(xué). 2015年06期 北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
石墨烯的XRD譜圖
，電解液為含有1.5%（bymass）VC的1mol·L-1LiPF6/EC:DMC=1:1（byvolume）溶液（國泰華榮公司，張家港）.恒流充放電測試在LAND測試系統(tǒng)上進(jìn)行，充放電的電壓區(qū)間為0.01V~1.5V.文中電極的充電和放電是指Si電極在鋰離子電池中的情況，即充電為陰極過程，放電為陽極過程.充放電容量是按活性材料硅的量計(jì)算的.使用CHI660電化學(xué)工作站測試循環(huán)伏安曲線；使用掃描電鏡（PhilipXL30）和透射電鏡（JEM-2100F）測試材料的微觀形貌；使用BrukerD8型X射線衍射儀測定樣品的晶體結(jié)構(gòu).2結(jié)果與討論2.1材料和電極結(jié)構(gòu)圖1A、B是石墨烯和多孔硅的透射電鏡圖.由圖1可知，石墨烯呈現(xiàn)出有褶皺的、薄而透明的片狀結(jié)構(gòu).多孔硅則具有由直徑約為50nm的樹枝狀納米Si組成的多孔結(jié)構(gòu).BET方法測得多孔Si粉末的比表面積約為102.7m2·g-1.用N2吸附/脫附法測得，納米孔的孔徑主要分布在15.5nm和66nm兩處.XRD測定表明，多孔硅具有很好的硅晶體結(jié)構(gòu)[10].石墨烯的XRD譜圖見圖2，在2θ=26°處有1個(gè)較弱的衍射峰，這是石墨（002）晶面的特征峰，說明在石墨烯中還存在少量排列比較整齊的多層結(jié)構(gòu).圖3A、B分別是石墨烯/多孔納米Si復(fù)合物的SEM和TEM照片.可以看出，結(jié)構(gòu)中石墨烯片均勻地分散在多孔納米Si顆粒間，有些卷曲的石墨烯片還包裹著小尺寸的納米Si顆粒，這種結(jié)構(gòu)有利于電極導(dǎo)電性的提高和電極反應(yīng)的均勻進(jìn)行.圖4A、B分別是多孔Si極片表面和斷面的SEM形貌照片.可以看出，經(jīng)過烘干、熱滾壓等制備程序的處理，電極中的石墨烯和多孔Si顆粒仍能混合均勻，緊密地結(jié)合在一起.2.2電化學(xué)性能以石墨烯作導(dǎo)電材料的多孔納米Si電極的循環(huán)伏安曲線如圖5所示.在首次電位負(fù)向掃描過程中，在電位1.4V處出現(xiàn)了第1個(gè)還原電流峰，對應(yīng)于VC在
第6期李純莉等：石墨烯/多孔納米硅負(fù)極的電化學(xué)性能圖2石墨烯的XRD譜圖Fig.2XRDpatternofgraphene圖3石墨烯硅/多孔納米Si復(fù)合物的SEM（A）和TEM照片（B）Fig.3SEM(A)andTEM(B)imagesofgraphene/porousnano-Sicomposite混合制作多孔硅電極.粘結(jié)膠的成分是SBR（苯乙烯-丁二烯橡膠）+CMC（羥甲基纖維素鈉）的水溶膠（1:1，bymass）.電極的組分配比是多孔硅:石墨烯:粘結(jié)劑=7:2:1.把調(diào)和均勻的電極膏涂在銅箔上，在80oC真空下烘干備用.研究電極的直徑為14mm，極片上的多孔Si負(fù)載量約為1.1mg·cm-2.最后經(jīng)80oC真空干燥8h后，在氬氣手套箱（Su-per1220/750，Mikrouna）中組裝成扣式電池（CR2016）.電池中的對電極為金屬鋰片，隔膜為Celgard2300膜，電解液為含有1.5%（bymass）VC的1mol·L-1LiPF6/EC:DMC=1:1（byvolume）溶液（國泰華榮公司，張家港）.恒流充放電測試在LAND測試系統(tǒng)上進(jìn)行，充放電的電壓區(qū)間為0.01V~1.5V.文中電極的充電和放電是指Si電極在鋰離子電池中的情況，即充電為陰極過程，放電為陽極過程.充放電容量是按活性材料硅的量計(jì)算的.使用CHI660電化學(xué)工作站測試循環(huán)伏安曲線；使用掃描電鏡（PhilipXL30）和透射電鏡（JEM-2100F）測試材料的微觀形貌；使用BrukerD8型X射線衍射儀測定樣品的晶體結(jié)構(gòu).2結(jié)果與討論2.1材料和電極結(jié)構(gòu)圖1A、B是石墨烯和多孔硅的透射電鏡圖.由圖1可知，石墨烯呈現(xiàn)出有褶皺的、薄而透明的片狀結(jié)構(gòu).多孔硅則具有由直徑約為50nm的樹枝狀納米Si組成的多孔結(jié)構(gòu).BET方法測得多孔Si粉末的比表面積約為102.7m2·g-1.用N2吸附/脫附法測得，納米孔的孔徑主要分布在15.5nm和66nm兩處.XRD測定表明，多孔硅具有很好的硅晶體結(jié)構(gòu)[10].石墨烯的XRD譜圖見?
本文編號(hào)：2950477
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