鋰離子電池負(fù)極硅-碳復(fù)合材料循環(huán)穩(wěn)定性的研究.pdf

1、硅基材料由于具有較高的理論容量而成為鋰離子電池負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)，但是較大的體積變化造成了其電化學(xué)性能的急劇惡化。本文在概述了硅基材料研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用微乳液法和高溫固相熱解法制備了高性能硅/碳復(fù)合材料，并通過(guò)制備多孔硅材料進(jìn)一步提高材料的電化學(xué)性能。
　　分別以硅和硅/石墨混合物為原料，通過(guò)微乳液法制備球形硅基復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)加入硅/石墨混合物合成的球形硅/石墨/碳材料的循環(huán)性能更好，首次可逆容量為171.7mAh/g，4

2、0次循環(huán)容量保持率為88.6％。通過(guò)提高硅的含量，可以提高球形硅/碳復(fù)合材料的容量，首次可逆容量為864.6mAh/g，40次循環(huán)后可逆比容量為522.2mAh/g，容量保持率為60.4%，性能比純硅電極提高很多。
　　通過(guò)高溫固相熱解法制備硅/石墨/碳復(fù)合材料，研究了硅、石墨與瀝青熱解碳比例、極片熱處理以及粘結(jié)劑種類對(duì)電極循環(huán)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，硅:石墨:瀝青熱解碳質(zhì)量百分比為25:55:20的材料(SGC255520)的性能

3、最好，首次脫鋰比容量為817.5mAh/g，50次循環(huán)后脫鋰比容量為434.7mAh/g，容量保持率為53.2%。使用水性粘結(jié)劑并對(duì)極片進(jìn)行熱處理可以進(jìn)一步提高材料的電化學(xué)性能，其中，SGC255520首次可逆比容量高達(dá)970.5mAh/g，50次循環(huán)后，材料的可逆比容量仍為782.7mAh/g，容量保持率為80.6%。當(dāng)以SGC255520為原料，采用微乳液法合成球形材料時(shí)，材料首次可逆比容量為216.3mAh/g，40次循環(huán)容量保持

4、率為90.6%，性能比球形硅/石墨/碳材料有所提高。
　　由SiO材料制備得到了性能較好的多孔硅材料，并結(jié)合高溫固相熱解法和微乳液法合成了多孔硅基材料和球形硅基復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，多孔硅/石墨/碳復(fù)合材料的首次可逆比容量高達(dá)642.7mAh/g，首次庫(kù)倫效率為44.0%，100次循環(huán)后，可逆比容量仍為643.5mAh/g，容量保持率高達(dá)100.1%，表現(xiàn)出優(yōu)異性能。當(dāng)電解液中加入2%VC、和膏比為8:1:1時(shí)，首次效率分別提高至4