锂离子电池硅基负极材料的制备及电化学性能研究

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Jewellerymay
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随着移动设备和电动交通工具的发展,对锂离子电池的容量和功率提出了更高的要求。硅具有较高的理论比容量,成为提高锂离子电池容量的理想材料。但是硅在充放电时体积膨胀易破裂,降低材料的电化学性能。论文采用包覆法和嵌入法制备硅基/碳复合材料,提高材料的电化学性能。具体研究内容如下:(1)纳米硅颗粒表面直接包覆碳的研究。论文通过水热法和搅拌法,研究了以葡萄糖和多巴胺作为碳源,制备硅/碳复合材料的工艺。实验结果表明采用多巴胺包覆后材料的容量保持率为83.8%。直接包覆的复合材料有团聚现象,导致容量的下降。(2)纳米硅表面包覆纳米氧化铁之后进一步包覆碳的研究。论文通过化学方法在纳米硅表面制备了纳米氧化铁包覆层,随后采用水热法和搅拌法在纳米硅/氧化铁表面包覆碳。结果表明使用多巴胺包覆制备的纳米硅/氧化铁/碳复合材料颗粒粒径最小。100 mAg-1电流密度下首次放电比容量663 mAh g-1,100次循环之后,容量稳定在388 mAh g-1。(3)通过硝酸浸泡去除纳米硅/氧化铁/碳复合材料中的氧化铁制备具有中空结构的纳米硅/碳复合材料。循环100次之后,容量稳定在239 mAh g-1。(4)通过水浴搅拌在多层石墨烯表面制备了均匀分布的纳米氧化铁颗粒。以纳米氧化铁/多层石墨烯复合材料为催化剂制备多层石墨烯-纳米碳管复合材料,通过混合研磨,将纳米硅嵌入到具有多孔结构的多层石墨烯-纳米碳管复合材料中,研究了硅碳之间比例对电化学性能的影响。结果表明当纳米硅和多层石墨烯-纳米碳管的质量比为1:2的时候材料性能最好,100 mAg-1电流密度下首次放电比容量为892 mAh g-1,100次循环之后,容量稳定在411 m Ah g-1
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