鋰離子電池負(fù)極Si-CNF復(fù)合材料的電紡制備及其電化學(xué)表征.pdf

1、能源是當(dāng)前人類面臨的主要問(wèn)題之一，可再生能源的開(kāi)發(fā)利用是應(yīng)對(duì)能源問(wèn)題的有效途徑，而儲(chǔ)能技術(shù)是可再生能源利用的關(guān)鍵技術(shù)。鋰離子二次電池以其高能量密度、長(zhǎng)壽命以及無(wú)記憶效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)備受人們的青睞，是目前廣泛應(yīng)用的儲(chǔ)能器件，在便攜式電子產(chǎn)品以及電動(dòng)車領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位。人們對(duì)設(shè)備的微型化以及超長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的需求越來(lái)越迫切，因此具有更高比容量、更高功率的新型電極材料是鋰離子電池研究的焦點(diǎn)。
　　本論文采用機(jī)械混合法和混紡方法制備硅/碳納米纖維(

2、Si/CNF)復(fù)合材料作為鋰離子電池的負(fù)極。由于硅表面的氧化物會(huì)降低導(dǎo)電性以及可逆容量，論文首先用氫氟酸去掉表面的氧化物。通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，硅均勻地鑲嵌在碳纖維網(wǎng)絡(luò)中，該復(fù)合材料具有較高的孔隙率，能夠有效緩解硅基負(fù)極材料的體積膨脹效應(yīng)。通過(guò)XRD和Raman散射分析復(fù)合材料的物相和成分，在Si/CNF復(fù)合材料中，硅為晶體硅，而碳納米纖維為石墨化程度較低的亂層石墨結(jié)構(gòu)碳材料。
　　論文將Si/CNF復(fù)合材料制作成

3、圓電極并組裝成扣式電池，用循環(huán)伏安法、恒流充放電以及交流阻抗對(duì)電池的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。30次循環(huán)之后，機(jī)械混合法制備的復(fù)合電極的容量比純硅電極的容量高很多，說(shuō)明碳纖維的加入能有效緩解硅基電極的體積膨脹效應(yīng)，從而提高其循環(huán)穩(wěn)定性。在150mA/g的充放電電流密度下，50次循環(huán)之后，用混紡法制備的 Si/CNF復(fù)合電極的放電容量達(dá)到460mAh/g，遠(yuǎn)高于石墨的理論容量(372 mAh/g)。100次循環(huán)之后容量仍有345.2 mAh/g