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开发高能量密度电极材料是实现高容量、长寿命动力存储型电池的关键环节。硅作为合金化锂离子电池负极材料,拥有目前最高的理论比容量(4200mAh·g-1)、略高于石墨的嵌锂电压平台(0.5 Vvs.Li+/Li)、以及环保廉价等特点。特别当电池在低温或快充条件下,硅负极能较好规避传统阳极表面(石墨或锂片)的析锂现象,使得硅负极成为代替石墨成为下一代长续航动力锂离子电池的首选负极材料。然而,Si负极的实际应用一直受限于Si-Li合金化膨胀导致的Si晶体裂化和电极内部电接触恶化、电极结构崩塌等一系列难题。本论文从硅负极的复合改性出发,分别选用“硅合金选择性腐蚀法”制备的珊瑚状纳米Si材料,通过引入导电高分子缓冲介质来兼顾“纳米化”和“复合导电材料”的优势;同时,还探索了纳米硅-纳米铜复合的一体化电极,所得新型电极结构有效规避了传统硅负极极片中粘结剂和石墨导电剂的副作用。具体内容如下:(1)脱合金法制备珊瑚状纳米硅材料选用比例合适的Al92Si8合金粉末为原料,采用不同浓度HCl常温水溶液环境下腐蚀不同时间,可控制备出连续多孔的珊瑚状纳米Si材料。通过XRD物相成分检测、SEM及HRTEM观察形貌及XRF元素比例分析等探究脱合金过程结构演化机理。实验结果表明脱合金法制备出的珊瑚状多孔纳米硅材料具有优秀的电化学性能,其中,酸腐蚀8h后的珊瑚状纳米Si材料含Al量为7.96%,在100 mA·g-1的电流密度下,首圈放电容量为2337.5 mAh·g-1,首次库伦效率为86.82%;在500 mA·g-1的电流密度下循环100圈后放电容量1105.11 mAh·g-1。(2)珊瑚状硅/导电高分子复合材料的制备及其性能研究通过在脱合金法制备的珊瑚状Si材料表面原位生长一层草酸掺杂的聚苯胺(OP),引入导电高分子缓冲组分,制备出具有长循环性能优异的复合材料。其中,导电高分子聚苯胺直接充当电极导电剂,在200mA·g-1的电流密度下,首圈放电容量为1897.4mAh·g-1,首次库伦效率为85.48%,在1000 mA·g-1的电流密度下循环1000圈后放电容量仍具有为547.9 mAh·g-1。导电聚合物均匀覆盖在Si表面不仅能隔绝Si与电极液直接接触,且能够快速传导锂离子和电子,在长循环过程中保持整个负极微观结构的稳定。(3)高倍率Si/Cu 一体化负极的化学制备与结构优化选用机械性能优异的多孔金属集流体一泡沫铜为Si负极载体,在不额外添加导电剂及粘结剂情况下,采用热解法制备具有应对大倍率充放电的Si/Cu复合结构。为进一步加强Si的导电性以适应高倍率及大电流充放电,采用表面包覆Ag纳米颗粒,通过采用常温及温和的条件下发生银镜反应,均匀在Si/Cu多孔电极孔道内壁及表面附着一层纳米Ag。其中,Si/Cu/Ag 一体化电极在5000mA·g-1的电流密度下可逆容量保持在1421.97 mAh·g-1,显示了良好的倍率性能。