鋰離子電池硅碳復(fù)合材料的性能研究.pdf

1、綜述了鋰離子電池的研究現(xiàn)狀，并對(duì)硅基負(fù)極材料的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的考察。選擇了高溫?zé)峤夥ㄖ苽涔?酚醛樹(shù)脂熱解碳材料、不同催化劑制備了硅氧網(wǎng)格包覆硅碳復(fù)合材料、以化學(xué)反應(yīng)和高溫還原反應(yīng)制備了超細(xì)金屬摻雜硅碳復(fù)合材料作為鋰離子電池的負(fù)極材料。對(duì)材料進(jìn)行了XRD和SEM測(cè)試，分析結(jié)構(gòu)和形貌，通過(guò)充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗等測(cè)試研究電化學(xué)性能。
　　通過(guò)高溫?zé)峤夥ㄖ苽淞斯?酚醛樹(shù)脂(PF,Phenolic resin)熱解碳材料。在700

2、℃的條件下制備了硅-酚醛樹(shù)脂熱解碳材料，發(fā)現(xiàn)Si和熱解碳的質(zhì)量比為3:7時(shí)材料具有最優(yōu)異的性能，首次脫嵌容量為394.7mAh·g-1，充放電效率為50％。所得材料中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)占20%的石墨，首次脫嵌容量為529.1mAh·g-1，充放電效率為62%，30次循環(huán)后材料的可逆容量為135mAh·g-1。對(duì)上述Si-C-石墨材料在高溫?zé)峤馇斑M(jìn)行機(jī)械球磨可以提高50mAh·g-1左右的可逆容量；材料固化前摻入少量金屬Zn作為催化劑和導(dǎo)電劑，

3、制得的材料30次循環(huán)后可逆容量為214mAh·g-1；電極片熱處理后30次循環(huán)后其可逆容量可達(dá)260mAh·g-1。
　　在酸性催化劑和堿性催化劑兩種不同的條件下，制備了硅氧網(wǎng)格包覆的硅碳復(fù)合材料。酸性催化劑制備的材料首次脫嵌容量為177.9mAh·g-1，充放電效率為68%，堿性催化劑制備的材料首次脫嵌容量為201.2mAh·g-1，充放電效率為79%，堿性催化劑反應(yīng)后再經(jīng)高溫反應(yīng)得到的材料首次脫嵌容量為132.1mAh·g-1

4、，充放電效率為73％。經(jīng)過(guò)高溫處理的材料20次循環(huán)后，可逆容量為239mAh·g-1，充放電效率為99％，有著更加優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　利用化學(xué)反應(yīng)和高溫還原反應(yīng)制備了超細(xì)金屬摻雜硅碳復(fù)合材料，選擇的摻雜金屬為Cu、Ni、Ag。電化學(xué)測(cè)試表明，Cu和Ni摻雜的材料的電化學(xué)性能均優(yōu)于Ag摻雜的硅碳混合材料。在600℃條件下制備的銅摻雜硅碳混合材料具有最好的電化學(xué)性能，其首次可逆容量為597.9mAh·g-1，充放電效率為66%，2