【摘 要】
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高温熔盐电解具有很多优点,是材料合成重要手段。高功率密度和高能量密度锂离子电池是目前电动汽车发展的限制环节。作为商用最广泛的石墨负极材料比容量低已经无法满足市场的需求。硅材料因资源丰富和性能突出,被作为新一代锂离子电池负极材料进行开发和关注,但其也存在诸多问题。目前,纳米化和硅-碳复合是该领域研究的焦点。稻谷壳作为一种天然的硅碳复合生物材料资源,它是从大气中捕获二氧化碳以及从土壤中吸收硅酸的生物产
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高温熔盐电解具有很多优点,是材料合成重要手段。高功率密度和高能量密度锂离子电池是目前电动汽车发展的限制环节。作为商用最广泛的石墨负极材料比容量低已经无法满足市场的需求。硅材料因资源丰富和性能突出,被作为新一代锂离子电池负极材料进行开发和关注,但其也存在诸多问题。目前,纳米化和硅-碳复合是该领域研究的焦点。稻谷壳作为一种天然的硅碳复合生物材料资源,它是从大气中捕获二氧化碳以及从土壤中吸收硅酸的生物产物,并且年产量高且价格低廉,因此可以提供绿色、可持续和分层多孔的C-SiO2原料。本文利用稻谷壳中C与SiO2通过高温熔盐电化学法和碳热还原法直接制备了C-SiC复合材料。主要研究了稻谷壳碳化条件、电化学参数等对制备C-SiC复合材料的形貌、结构及其电化学性能的影响,利用XRD、SEM等手段对产物进行了表征。研究结果表明:采用高温熔盐电解稻谷壳能够制备出C-SiC复合材料,且SiC主要以纳米线形式存在;碳硅比为4.2的碳化谷壳,施加2.4V电解得到的C-SiC复合材料电化学性能较为优异,在1000 mA/g的电流密度下,经400次循环后,能提供1000 mAh/g的可逆比容量。熔盐电解制备C-SiC材料过程中,增大电解前驱体中C与SiO2的接触面积有利于促进SiC形成;高温碳热还原稻谷壳制备的C-SiC材料,其电化学性能远低于熔盐电解得到的C-SiC复合材料。
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