在已知的鋰離子電池負極材料中,石墨的理論比容量僅為372mAh/g,而硅具有最高的理論比容量,高達4200 mAh/g,且其地球儲量豐富,占地球表層的25.8%。使其成為液態(tài)電池升級的必然選擇。但是,“物無完物”,其電導(dǎo)率低及循環(huán)過程中巨大的體積膨脹導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性差的問題,極大地限制了硅負極的廣泛商業(yè)應(yīng)用。因此,本文主要通過簡易快速,可大批量制備的方法,構(gòu)建納米硅/碳復(fù)合結(jié)構(gòu)來改善硅的電化學(xué)性能。具體包括以下內(nèi)容:在第三章中,我們基于分子認識來避免納米硅顆粒團聚,并通過絮凝作用簡易快速制備Si@C,然后將其摻入石墨G中,制備得到高容量、高循環(huán)穩(wěn)定性的商用負極Si@C/G并研究了其電化學(xué)性能。首先將硅顆粒分散在陽離子型絮凝劑——陽離子瓜爾豆膠溶液中,再將其滴加到陰離子乳化瀝青溶液中,通過絮凝作用,快速形成體積龐大的絮凝體,再經(jīng)常壓過濾和高溫碳化,便可簡易快速得到Si@C半成品。隨后將其與G直接研磨復(fù)合,便制備出Si@C/G復(fù)合材料成品。其電化學(xué)結(jié)果表明,Si@C在0.2 A/g電流密度下具有良好的循環(huán)性能,其100圈放電比容量仍有616 mAh/g,容量保留率為77%,較純硅有了明顯的改... 

【文章來源】：廈門大學(xué)福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１鋰離子電池的工作原理示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ．??

圖１．２?１８６５０型鋰離子電池的結(jié)構(gòu)???Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?１８６５０－ｔｙｐｅ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉ，鋰離子電池正極也是指在放電時程因發(fā)生還原反應(yīng)，因此也稱為陰化物或聚陰離子化合物為其正極材這可保持鋰離子嵌入－脫嵌過程中極電勢（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋），因此可以保證鋰離子電池中，常見的正極材料多化分，主要包括具有橄欖石結(jié)構(gòu)際比容量可約達１５０?ｍＡｈ／ｇ），具鋰材料等（ＬｉＣｏ０２理論比容量為２

圖１．３鋰－硅體系的二元相圖ｆ１２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｓｉｌｉｃｏｎ?Ｊ１２］??且如圖１．４硅的特征充放電曲線所示［１３］，硅的首圈放電電壓平臺在０．１?Ｖ左??右且該放電電壓平臺穩(wěn)定。該過程為硅的鋰化過程，并且伴隨著晶體硅向非晶硅??轉(zhuǎn)變的過程，而石墨的首圈放電電壓平臺略低于硅的該電壓平臺。因此，無論從??產(chǎn)生鋰枝晶的角度或是材料自身的可燃性的角度考慮，相比石墨，硅基負極都具??有更高的安全性能。此外，在０．５?Ｖ左右處的放電電壓平臺是為硅負極形成ＳＥＩ??膜的過程，即為形成固體電解質(zhì)界面膜過程。而該過程為不可逆過程，這會造成??首圈的不可逆容量損失，因此導(dǎo)致硅首圈的庫倫效率相比石墨有所降低。這也是??硅商業(yè)化應(yīng)用存在的弊端之一。但是，從圖１．４也可以了解到，相比商業(yè)化的石??墨

【參考文獻】：
期刊論文
[1]塑料鋰離子電池研究概況[J]. 陳猛,史鵬飛,程新群.  電池. 2000(03)



本文編號：3548922