鋰離子電池負(fù)極硅銅-碳復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、硅負(fù)極材料由于其高的理論比容量等優(yōu)點而倍受關(guān)注，但是由于其嵌、脫鋰前后巨大的體積變化，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、循環(huán)性能差。為了解決這一問題，本文在綜合考察了前人的研究結(jié)果之后，運用機械球磨法、高溫固相法合成了Si-Cu、Si-Cu/C復(fù)合材料，并對極片進行了粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、退火處理條件的優(yōu)化，研究了復(fù)合材料的電化學(xué)性能。
　　機械球磨法制備的Si-Cu復(fù)合材料，首次可逆比容量為232 mAh·g-1，循環(huán)性能差，首次效率很低。高溫固相法

2、制備的Si-Cu復(fù)合材料，研究了不同Si、Cu比例的復(fù)合材料，XRD測試表明，復(fù)合材料中含有 Si、Cu和Cu3Si相，SEM分析結(jié)果表明 Cu納米顆粒均勻包覆在 Si顆粒表面，SiO：CuO：Al的摩爾比為3：3：4制備的復(fù)合材料電化學(xué)性能相對較好，首次可逆容量約200 mAh·g-1，循環(huán)性能相對較好。
　　機械球磨法結(jié)合高溫?zé)峤夥ㄖ苽涞腟i-Cu/C復(fù)合材料物中，以 SiO為硅源，所得復(fù)合材料由 XRD測試分析發(fā)現(xiàn)物相中主要

3、為幾類硅銅合金相和無定形碳相，研究不同 Si、Cu比例的復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)SiO3CuO3Al6/C性能相對最好，可逆比容量約為300 mAh·g-1，循環(huán)穩(wěn)定性好，100次循環(huán)容量幾乎無衰減；以納米Si為硅源，研究了Si、Cu摩爾比為9:1、8:2、7:3、6:4的Si-Cu/C復(fù)合材料，XRD測試表明物相中含有Si和Cu3Si，合金相提高了Si材料的導(dǎo)電性，研究復(fù)合材料的電化學(xué)性能，結(jié)果表明 Si9-Cu1/C性能最佳，首次可逆容量約為

4、500 mAh·g-1，循環(huán)性能較好，50次循環(huán)后容量保持率為81％。
　　對以 SiO和納米Si為硅源制備的Si9-Cu1/C復(fù)合材料的極片，優(yōu)化了其粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和極片熱處理溫度。研究表明，以SiO為硅源，碳包覆量為35mass%，乙炔黑為導(dǎo)電劑，PVDF為粘結(jié)劑，對極片進行先80℃真空干燥后，再200℃熱處理，可逆容量和循環(huán)穩(wěn)定性都有很大提高，首次可逆容量達1000 mAh·g-1左右，250次循環(huán)后可逆容量約500 mAh