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在已知的锂离子电池负极材料中,石墨的理论比容量仅为372mAh/g,而硅具有最高的理论比容量,高达4200 mAh/g,且其地球储量丰富,占地球表层的25.8%。使其成为液态电池升级的必然选择。但是,“物无完物”,其电导率低及循环过程中巨大的体积膨胀导致循环稳定性差的问题,极大地限制了硅负极的广泛商业应用。因此,本文主要通过简易快速,可大批量制备的方法,构建纳米硅/碳复合结构来改善硅的电化学性能。具体包括以下内容:在第三章中,我们基于分子认识来避免纳米硅颗粒团聚,并通过絮凝作用简易快速制备Si@C,然后将其掺入石墨G中,制备得到高容量、高循环稳定性的商用负极Si@C/G并研究了其电化学性能。首先将硅颗粒分散在阳离子型絮凝剂——阳离子瓜尔豆胶溶液中,再将其滴加到阴离子乳化沥青溶液中,通过絮凝作用,快速形成体积庞大的絮凝体,再经常压过滤和高温碳化,便可简易快速得到Si@C半成品。随后将其与G直接研磨复合,便制备出Si@C/G复合材料成品。其电化学结果表明,Si@C在0.2 A/g电流密度下具有良好的循环性能,其100圈放电比容量仍有616 mAh/g,容量保留率为77%,较纯硅有了明显的改善。而Si@C/G成品和石墨相比,在0.5 mA/cm2电流密度下循环70圈后容量保留率依然高达93%,更为重要的是其容量较石墨增加60mAh/g,提升了16%。在第四章中,为了证明絮凝方法的普适性,我们选择了阳离子聚丙烯酰胺(PMA)作为絮凝剂,软化点为110℃C的煤沥青分散液作为碳源,采用相同的操作步骤,通过絮凝作用简易快速地制得了 Si@C(PMA)半成品及Si@C/G(PMA)成品。对其进行电化学表征后发现,Si@C(PMA)在1 A/g的大电流密度下仍具有良好的循环性能,循环100圈后容量仍有580 mAh/g,较硅原料有了明显的改善。而Si@C/G(PMA)成品和石墨相比,容量有了明显的提升,在2.5mA/cm2电流密度下容量增加110mAh/g,提升了 32%。综上,本文基于絮凝作用,在纳米硅颗粒的基础上进行碳复合结构的构建,简易快速地制备了高容量、高循环稳定性的商用负极。此方法具有简易、原料廉价易得、可大批量生产的优点,有着可观的商业应用前景,为硅材料在锂离子电池中的商业应用提供了更多可能性。