随着电子终端产品的推广和新能源汽车行业的蓬勃发展,市场对锂离子电池的能量密度和循环性能都提出了更高的要求,但是传统的商业化石墨负极材料的理论比容量较低,因此硅负极由于具有高容量优势在储能行业中被寄予厚望。在作为锂离子电池负极材料时能够大幅度提高锂离子电池的体积能量密度,但是硅作为一种半导体材料其导电能力较差,同时在充放电过程中巨大的体积膨胀使电极粉化破碎被破坏并造成电极失效,因此导致硅材料很难应用到实际生产中。为改善锂离子电池硅基负极材料存在的短板,制备出高比容量、循环寿命长、价格合理的锂离子电池负极材料,本文以纳米硅和人造石墨为原料,并用沥青对纳米硅和人造石墨材料进行二次包覆制备出克容量高、循环性能优异的硅碳-石墨复合材料。(1)对商业化的石墨材料和纳米硅碳材料进行筛选和评估,经电化学测试发现纳米硅首次放电比容量达到3605mAh/g,但充电比容量仅有619mAh/g,商业化石墨的充电比容量为354.9mAh/g。在此基础上,将纳米硅、石墨复合后在同样的条件进行电性能测试,发现将3%的纳米硅与人造石墨混合后复合体系的充电比容量为431.6mAh/g,是石墨的1.2倍左右。根据纳米硅和石墨的添加比例进行计算发现纳米硅的实际充电比容量应为2800mAh/g左右。(2)以沥青作为碳源对硅石墨进行包覆改性以提高复合负极材料的首次库伦效率和循环性能,通过实验发现复合材料的循环稳定性随着沥青量的增加而得到改善。进一步探究发现,硅碳-石墨复合材料在添加10%沥青后经1000℃碳化时所制备材料的电性能最优。在恒流充放电测试中循环50次后其充电比容量为420.4mAh/g,循环保持率更是高达97.82%。添加10%的沥青经1000℃的碳化的材料在进行倍率测试时,在高倍率条件下的表现同样出色。(3)通过机械混合法批量制备了硅碳-石墨复合材料,并制作全电池进行电化学性能测试,全电池的设计容量为1500mAh,循环200圈后仍为1130.1mAh,循环保持率为87.47%。