本文關(guān)鍵詞：一氧化硅與球形石墨及其復(fù)合材料的制備及性能研究

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【摘要】：本課題主要對(duì)一氧化硅與球形石墨及其復(fù)合材料進(jìn)行研究。由于一氧化硅材料理論容量較高但體積效應(yīng)導(dǎo)致循環(huán)性能較差,石墨的循環(huán)穩(wěn)定性較好而容量偏低,故而對(duì)兩種材料單獨(dú)研究。通過(guò)歧化、球磨、碳包覆等方法提高一氧化硅的性能,通過(guò)堿刻蝕的方法提高球形石墨材料的性能,并將兩者相復(fù)合,找到復(fù)合材料的最佳比例,使復(fù)合材料在擁有較好的可逆容量的同時(shí),具有較好的循環(huán)性能。利用XRD、SEM等測(cè)試方法對(duì)材料進(jìn)行表征,利用循環(huán)伏安測(cè)試、交流阻抗測(cè)試、恒電流充放電測(cè)試等對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行研究。在700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃下對(duì)SiO材料進(jìn)行歧化處理,最佳的歧化溫度為1000℃,歧化后的材料在0.1C下循環(huán)100次后依然可以保有大約93.6mAh/g的可逆容量,歧化對(duì)于SiO材料性能提高的有限,沒(méi)有從根本上解決SiO基負(fù)極材料容量不斷衰減的問(wèn)題。球磨和碳包覆在一定程度上提高了材料的循環(huán)容量,但沒(méi)辦法改變SiO基負(fù)極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的問(wèn)題。所以,需要進(jìn)一步的提升SiO基負(fù)極材料的電化學(xué)性能,以便將之商業(yè)化應(yīng)用。分別使用攪拌抽濾和濕混堿刻蝕兩種方法對(duì)球形石墨材料進(jìn)行刻蝕處理。攪拌抽濾堿刻蝕的最佳條件在堿碳質(zhì)量比10:1~20:1之間,堿碳比10:1處理的球形石墨負(fù)極材料的性能較好,在0.1C、0.2C下,可逆比容量分別在350mAh/g和345mAh/g左右,好于球形石墨原樣的332mAh/g和312mAh/g,循環(huán)穩(wěn)定性也較好,0.1C倍率下循環(huán)40次后,可逆容量保有341.6mAh/g。但在大電流充放電時(shí),堿碳比20:1處理的材料可逆容量略優(yōu),堿碳比10:1處理的材料穩(wěn)定性較好。濕混堿刻蝕處理的最佳條件在堿碳比為3:1左右,0.1C、0.2C條件下,可逆比容量分別為345mAh/g和320mAh/g左右,循環(huán)較為穩(wěn)定,0.1C倍率下循環(huán)60次后可逆容量約為348.7mAh/g。1C倍率下循環(huán)200次后可逆容量約為280.3mAh/g,明顯優(yōu)于球形石墨材料的可逆容量180.6mAh/g。通過(guò)機(jī)械混合的方式制備刻蝕處理的球形石墨與歧化SiO的復(fù)合材料。兩種堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復(fù)合材料的性能均隨著SiO含量的增加而逐漸變差,性能最佳的材料為含5%SiO的復(fù)合材料。攪拌抽濾堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復(fù)合材料在0.1C下循環(huán)40次后,保有約413.8mAh/g的可逆容量,0.2C下的循環(huán)可逆容量也可達(dá)到396mAh/g左右。濕混堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復(fù)合材料在0.1C、0.2C倍率下的可逆容量分別可達(dá)403mAh/g、397mAh/g左右,循環(huán)穩(wěn)定性也較好,0.1C下循環(huán)50次后可保有399.4mAh/g的可逆容量。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.2;TQ127.11;TB33

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本文編號(hào)：1201401