鋰離子電池納米硅負極的改性研究.pdf

1、硅材料作為鋰離子電池負極材料其理論比容量高達4200 mAh g-1，但在充放電過程中，其會發(fā)生巨大的體積膨脹和收縮，從而阻止了實用化進程。將硅納米化后會在一定程度上降低顆粒內(nèi)部應(yīng)力，但由于材料的易團聚性及較差的導(dǎo)電性，所以電化學(xué)性能并不理想。
　　本文采用重氮化反應(yīng)對納米硅進行改性制備出了硅-銀(Si-PhCOO-Ag)復(fù)合材料和硅-石墨烯(Si-Ph-G)復(fù)合材料，較大幅度地提高了硅負極材料的電化學(xué)性能。通過XPS、TEM等測

2、試手段表征了此類材料的結(jié)構(gòu)特征，同時，采用恒流充放電和循環(huán)伏安法研究了其電化學(xué)性能。
　　Si-PhCOO-Ag復(fù)合材料呈現(xiàn)出Si顆粒和Ag顆粒均勻分布的狀態(tài)，其中Ag納米顆粒被PhCOO-官能團固定在硅的表面，從而改善了硅負極的導(dǎo)電性。該材料在1000 mA g-1的電流密度下50次循環(huán)后脫鋰容量仍保持在500 mAh g-1以上。另外從Si-PhCOO-Ag復(fù)合材料和Si-Ag復(fù)合物的對比實驗中得出了重氮化反應(yīng)的重要作用，其保

3、證了Si-PhCOO-Ag復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能兩方面的優(yōu)勢。
　　基于同樣的原理，采用兩步重氮化反應(yīng)制備出了Si-Ph-G復(fù)合材料。該材料呈現(xiàn)出Si顆粒均勻分散于石墨烯片中的狀態(tài)，其中石墨烯與納米Si通過苯基發(fā)生了連接。對比實驗表明 GO的還原方法對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能影響很大。該材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，在1000 mA g-1的電流密度下50次循環(huán)后容量仍保持在570 mAh g-1。TG測試表明石墨烯在復(fù)合材料中的含量約為20 w