鋰離子電池負(fù)極材料硅酸錳的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、作為一種新型綠色能源，鋰離子二次電池受到了廣泛的關(guān)注和研究，并逐漸應(yīng)用于混合動力汽車等大型設(shè)備中。負(fù)極材料的選擇會造成鋰離子電池電化學(xué)性能的優(yōu)劣差別。目前工業(yè)上碳材料應(yīng)用比較廣泛，但其容量較低，與現(xiàn)階段人們對高能量密度能源的要求還有一定的差距，因此當(dāng)下研究的方向為探求更高容量、更低成本的新型材料。本文運用簡單的合成方法制備了硅酸錳負(fù)極材料，研究了其電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容為:
　　(1)利用Na2SiO3·9H2O和MnCl2·4

2、H2O的簡單反應(yīng)合成了硅酸錳。經(jīng)過碳包覆的硅酸錳材料用作鋰離子電池負(fù)極材料展現(xiàn)出優(yōu)良的倍率性能及高倍率循環(huán)穩(wěn)定性。在100、200、400、800和1600mA/g電流密度下其比容量分別為323、293、261、227和176 mAh/g，遠(yuǎn)高于商用石墨化材料。而其在500mA/g的電流密度下循環(huán)400次后，比容量仍能達(dá)到343mAh/g，也比常用鈦酸鋰負(fù)極材料性能優(yōu)良。結(jié)合電化學(xué)測試結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在硅酸錳納米顆粒周圍均勻包裹的碳層

3、提高了材料的導(dǎo)電性，且固態(tài)電解質(zhì)硅酸鋰的形成也有利于電化學(xué)性能的提升。碳包覆硅酸錳能夠滿足快速充放電鋰離子電池的要求。
　　(2)通過水煮處理Na2SiO3·9H2O和MnCl2·4H2O的水溶液成功合成了非晶硅酸錳。以葡萄糖為碳源進(jìn)行碳包覆后，即使在700℃下硅酸錳依舊能保持非晶態(tài)。將經(jīng)過碳包覆的非晶硅酸錳材料用于鋰離子電池負(fù)極材料并進(jìn)行電化學(xué)性能測試，結(jié)果表明水煮4小時并在600℃碳包覆后獲得的非晶硅酸錳材料具備最佳的循環(huán)性能