二次電池新材料新體系的研究.pdf

1、隨著人們對(duì)高能量密度電源的渴求，迫切需要廉價(jià)、安全、環(huán)保及高性能的二次電池的開發(fā)與應(yīng)用。 鋰離子電池由于開路電壓高、能量密度大、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前商業(yè)化使用的負(fù)極材料大多為石墨類負(fù)極材料，其循環(huán)性能出色但是理論容量較低（372mAh/g），逐漸不能滿足人們對(duì)高能量密度電池的需求。因此開發(fā)高容量負(fù)極材料已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。 此外，鎂具有與鋰相似的化學(xué)性質(zhì)，很低的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)（-2.35V），很高

2、的理論容量(2205mAh/g)，并且含量豐富，價(jià)格低廉，加工處理較鋰容易，所以鎂電池被認(rèn)為是很有發(fā)展前景的新型二次電池。由于鎂在絕大多數(shù)有機(jī)溶液中都會(huì)在表面生成鈍化膜，阻礙鎂在電解液中的可逆沉積和溶解。因此開發(fā)新型電解液體系對(duì)于發(fā)展鎂電池意義重大。 本文分別介紹了鋰離子電池的硅－硅銅/石墨/碳復(fù)合負(fù)極材料的制備和鎂電池用離子液體電解液的研究。 采用高能球磨法制備了硅－硅銅/石墨復(fù)合材料，對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。與硅/

3、石墨復(fù)合材料相比較，硅－硅銅/石墨復(fù)合材料循環(huán)性能得到了改善，但是復(fù)合材料循環(huán)穩(wěn)定性仍不夠理想。為了減小首次不可逆容量和改善循環(huán)性能，對(duì)其進(jìn)行碳包覆，得到硅－硅銅/石墨/碳復(fù)合材料。XRD結(jié)果顯示經(jīng)過高溫碳化，生成了碳化硅；SEM圖像可以看到通過熱解碳包覆，顆粒表面變得光滑致密。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料循環(huán)性能優(yōu)異，但是可逆容量比碳包覆之間降低。容量的降低是由于在高溫下生成惰性碳化硅，循環(huán)性能的改善是因?yàn)榧{米硅顆粒在硅銅合金和碳中的

4、均勻分布。 分別研究了鎂在0.3M三氟甲基磺酸鎂（Mg(CF3SO3)2）的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸（BMIMBF4）電解液和0.3M三氟甲基磺酸鎂（ Mg(CF3SO3)2 ）的N- 甲基-N- 丙基哌啶三氟甲基磺酰亞胺（PP13-TFSI）電解液中可逆的沉積溶解行為，并且首次將兩種離子液體BMIMBF4 和PP13-TFSI 以一定比例混合作為溶劑，將0.3MMg(CF3SO3)2溶于其中作為可逆沉積溶解鎂的電解液。兩