【摘 要】
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目前储能和电动汽车行业对锂离子电池提出了更高的要求,而传统的电极材料难以满足需求,因此迫切需要开发出高容量、长寿命的电极材料。在锂电负极材料方面,硅基材料有着十倍于商业化石墨负极材料的比容量,并且来源丰富,价格低廉,因此被广泛地认为是最有潜力的下一代锂电负极材料之一。但硅基材料由于存在储锂过程中体积变化大而导致材料结构破坏、粉化等问题,限制了其实际应用。针对上述问题,本文以硅铝合金作为原料,通过机
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目前储能和电动汽车行业对锂离子电池提出了更高的要求,而传统的电极材料难以满足需求,因此迫切需要开发出高容量、长寿命的电极材料。在锂电负极材料方面,硅基材料有着十倍于商业化石墨负极材料的比容量,并且来源丰富,价格低廉,因此被广泛地认为是最有潜力的下一代锂电负极材料之一。但硅基材料由于存在储锂过程中体积变化大而导致材料结构破坏、粉化等问题,限制了其实际应用。针对上述问题,本文以硅铝合金作为原料,通过机械破碎的方法分别制备出亚微米硅（SMSi）和纳米硅（NSi）,然后用简单有效的方法将其和碳材料复合,制备出一系列硅碳材料。主要内容如下:（1）首先以硅铝合金为原料,用盐酸将其刻蚀,得到多孔硅颗粒。然后用球磨的方法对硅颗粒进行破碎,探索了磨珠粒径和球磨时间对硅颗粒粒径的影响,并制备出粒径为96.3nm的亚微米硅（SMSi）;当采用砂磨的方式减小硅颗粒粒径时,探索了砂磨时间对硅粉粒度的影响,并制备出粒径为26.4nm的纳米硅（NSi）;（2）将上述的亚微米硅和葡萄糖采用球磨混合的方法制备出核壳结构硅碳材料（C@SMSi）,该材料在0.5A g-1的电流密度下循环200圈后容量保持在703.3m Ah g-1,容量保持率为72.8%;将碳纳米管（CNT）和亚微米硅通过静电吸附的方式完成自组装,然后和葡萄糖进行复合,制备出碳/碳纳米管/亚微米硅复合材料（C@CNT@SMSi）,该材料由于碳纳米管的添加,改善了导电性,提升了材料的比容量和循环稳定性;（3）与亚微米硅相比,纳米硅表面氧化程度增加、尺寸减小;在亚微米硅/碳负极材料的研究基础上,采用相近的方法制备出的碳/纳米硅负极材料（C@NSi）、碳/碳纳米管/纳米硅复合材料（C@CNT@NSi）表现出比容量下降、循环稳定性增强的特点,经过200圈循环后比容量分别为596.8 m Ah g-1和665.7 m Ah g-1;研究了不同的干燥技术对产物形貌的影响规律,改善了产物形貌的规整性,提高了产物粒径的均匀性。
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