【摘 要】
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硅材料具有高的理论比容量(4200 mAh/g),同时具有较低的放电平台,安全无毒而且储量丰富,因此硅材料成为理想的高比容量的锂离子电池负极材料。然而硅在嵌锂过程中伴随着较大
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硅材料具有高的理论比容量(4200 mAh/g),同时具有较低的放电平台,安全无毒而且储量丰富,因此硅材料成为理想的高比容量的锂离子电池负极材料。然而硅在嵌锂过程中伴随着较大体积膨胀(高达420%),并且导电性差,限制了其商业化应用。为了有效的解决硅材料在循环过程中发生的体积变化的问题,本文以具有良好的机械性能和导电性能的石墨烯为载体,通过静电自组装法与Si复合,再进行高温还原制备Si/RGO复合材料,通过改变制备条件制备不同的Si/RGO复合材料,研究了其结构和电化学性能。首先分别将Si与GO按照2:1、1:1、1:2、1:4质量比制备不同组分的Si/GO复合材料,研究发现Si与GO质量比为1:1时综合电化学性能最佳,在0.05 mA/cm2的电流密度下,首次放电比容量为817 mAh/g,首次库伦效率为71%,循环21次后容量保持率为52.9%。然后将Si与GO质量比为1:1的Si/GO复合材料分别在450 ℃、600 ℃、750 ℃高温还原制备Si/RGO复合材料,探究还原温度对Si/RGO复合材料的影响。当还原温度在600 ℃具有最佳的综合电化学性能,在0.05 mA/crm2的电流密度下,其首次放电容量为939 mAh/g,首次库伦效率为66.67%,在循环21次之后放电容量保持率为51.2%。然后分别采用60 nm和200 nm的Si颗粒制备Si/RGO复合材料,探究Si颗粒尺寸的改变对Si/RGO复合材料的影响,发现Si颗粒尺寸的减小,Si/RGO复合材料的放电容量有所减小,但是其循环性能和倍率性能有所增加。
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