一氧化硅與球形石墨及其復合材料的制備及性能研究.pdf

1、本課題主要對一氧化硅與球形石墨及其復合材料進行研究。由于一氧化硅材料理論容量較高但體積效應導致循環(huán)性能較差，石墨的循環(huán)穩(wěn)定性較好而容量偏低，故而對兩種材料單獨研究。通過歧化、球磨、碳包覆等方法提高一氧化硅的性能，通過堿刻蝕的方法提高球形石墨材料的性能，并將兩者相復合，找到復合材料的最佳比例，使復合材料在擁有較好的可逆容量的同時，具有較好的循環(huán)性能。利用XRD、SEM等測試方法對材料進行表征，利用循環(huán)伏安測試、交流阻抗測試、恒電流充放電測

2、試等對材料的電化學性能進行研究。
　　在700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃下對SiO材料進行歧化處理，最佳的歧化溫度為1000℃，歧化后的材料在0.1C下循環(huán)100次后依然可以保有大約93.6mAh/g的可逆容量，歧化對于SiO材料性能提高的有限，沒有從根本上解決SiO基負極材料容量不斷衰減的問題。球磨和碳包覆在一定程度上提高了材料的循環(huán)容量，但沒辦法改變SiO基負極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。所以，需要進一步的提升

3、SiO基負極材料的電化學性能，以便將之商業(yè)化應用。
　　分別使用攪拌抽濾和濕混堿刻蝕兩種方法對球形石墨材料進行刻蝕處理。攪拌抽濾堿刻蝕的最佳條件在堿碳質(zhì)量比10:1~20:1之間，堿碳比10:1處理的球形石墨負極材料的性能較好，在0.1C、0.2C下，可逆比容量分別在350mAh/g和345mAh/g左右，好于球形石墨原樣的332mAh/g和312mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性也較好，0.1C倍率下循環(huán)40次后，可逆容量保有341.6mA

4、h/g。但在大電流充放電時，堿碳比20:1處理的材料可逆容量略優(yōu)，堿碳比10:1處理的材料穩(wěn)定性較好。濕混堿刻蝕處理的最佳條件在堿碳比為3:1左右，0.1C、0.2C條件下，可逆比容量分別為345mAh/g和320mAh/g左右，循環(huán)較為穩(wěn)定，0.1C倍率下循環(huán)60次后可逆容量約為348.7mAh/g。1C倍率下循環(huán)200次后可逆容量約為280.3mAh/g，明顯優(yōu)于球形石墨材料的可逆容量180.6mAh/g。
　　通過機械混合的

5、方式制備刻蝕處理的球形石墨與歧化SiO的復合材料。兩種堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復合材料的性能均隨著SiO含量的增加而逐漸變差，性能最佳的材料為含5％SiO的復合材料。攪拌抽濾堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復合材料在0.1C下循環(huán)40次后，保有約413.8mAh/g的可逆容量，0.2C下的循環(huán)可逆容量也可達到396mAh/g左右。濕混堿刻蝕球形石墨/歧化SiO復合材料在0.1C、0.2C倍率下的可逆容量分別可達403mAh/g、397mAh