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锂离子电池作为一类新型电池,被认为是电动汽车以及军事和民用小型电器中的主要能量存储装置。随着能源需求的不断增加,用于锂离子电池经济高效的高性能电极材料的探索和开发变得尤为要紧,但是商业化的负极材料首要是石墨,其比容量为372 mAh/g较低,因此选择高比容量的负极材料势在必行。金属硅酸盐由于其成本低,易于合成,对环境友好等诸多特点受到非常多的关注,并且其还具有较高的理论容量且循环稳定性好。本文通过简单的合成方法制备出硅酸锰及其复合材料作为锂离子电池负极材料并研究其电化学性能,具体研究内容如下:(1)采用简单水热法制备出了石墨烯包裹非晶态硅酸锰颗粒材料作为锂离子电池负极。该MnSiO3/RGO复合材料具有非晶态结构松散的特性,可以容纳丰富的电化学活性物质,有效地缓解体积膨胀并且为锂离子提供了许多快速传输的通道。其次利用石墨烯将硅酸锰颗粒进行包裹处理,也缓解了硅酸锰在锂化/脱锂过程中的体积膨胀问题。测试结果表明,制备的负极材料展现出了优异的循环和倍率性能,在0.1 A/g的电流密度下经过200次循环过后,它显示出了高达836.4 mAh/g的大比容量,远高于商业化的石墨阳极材料,并且循环稳定性非常好。(2)通过水热法制备出三明治夹层结构硅酸锰石墨烯硅酸锰复合材料(MnSiO3@RGO@MnSiO3)作为锂离子电池负极。该材料中的三明治夹层结构具有大比表面积可以促进锂离子存储容量,并且其拥有高孔隙率,可用于增强电荷传输,从而提高传输速率。石墨烯也可增强材料的导电性,提高电化学稳定性。测试结果展示了可观的容量以及优越的倍率性能,该负极材料在0.1 A/g的电流密度下经过200次循环过后,显示出了586.8 mAh/g的高比容量。通过倍率性能测试,当电流密度在70次循环后回到0.1 A/g时,该阳极仍然提供544.6 mAh/g的大的可逆容量,具有87.8%的容量保持率,说明该阳极材料的可逆性较好。(3)通过水热法制备出了碳纳米管硅酸锰复合材料(CNT/MnSiO3)作为锂离子电池负极。利用正硅酸乙酯水解将碳纳米管均匀包覆一层二氧化硅,随后在水热过程中的碱性条件下生成SiO32-与Mn2+进行结合形成硅酸锰。管状结构的碳纳米管可以加快锂离子的扩散,提高材料的导电性,在重复循环期间也可缓解体积膨胀。制备出三种不同二氧化硅包覆量进行对比,结果表明0.6 ml正硅酸乙酯水解包覆二氧化硅制备出的材料电化学性能最好。在0.1 A/g的电流密度下经过70次循环过后,显示出557.4mAh/g的高比容量,在倍率测试中也展现了高电流密度下的较高容量和好的可逆性。