硅基鋰離子電池電極材料的制備及其電化學(xué)性能測試.pdf

1、為了順應(yīng)社會生產(chǎn)發(fā)展的需要，能源器件中大熱的鋰離子電池一直面對著提高比容量，降低材料成本，簡化生產(chǎn)工藝等各種亟待解決的問題。硅作為地球上含量第二豐富的元素，無論其單質(zhì)或其氧化物都體現(xiàn)了與鋰離子超高的結(jié)合能力以及較低的放電平臺，因此硅基材料成為了當(dāng)下最有潛力的鋰離子電池負(fù)極材料。
　　單質(zhì)硅用作鋰離子電池負(fù)極材料理論比容量高達(dá)4200mAh/g，是目前流行最廣的商用石墨電極（372mAh/g）的十多倍，而且放電平臺在0.2V附近，但

2、是由于硅單質(zhì)在充放電循環(huán)中與鋰離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成硅鋰合金體積變化超過300%，導(dǎo)致電極材料整體容易發(fā)生破碎，脫離等現(xiàn)象，使得電池的容量迅速衰減，循環(huán)穩(wěn)定性得不到保障。本文中為了減小因材料體積變化導(dǎo)致的電池性能衰減問題，利用鹽酸多巴胺作為碳源物質(zhì)對單質(zhì)硅顆粒進(jìn)行了包裹，并通過刻蝕在碳與硅顆粒之間形成了一層空腔，得到了Si@void@C結(jié)構(gòu)納米材料，既避免了電解液與硅顆粒的直接接觸導(dǎo)致的硅的損耗，同時允許硅在內(nèi)部空腔盡可能的與鋰結(jié)合，保證

3、了電池的比容量的同時也大大增強(qiáng)了電池的循環(huán)穩(wěn)定性。該方法相對于前人的成果在工藝上減少了原料的引入，并減少了工藝步驟。
　　硅最具有代表性的氧化物二氧化硅作為鋰離子電池負(fù)極材料同樣具有相當(dāng)高的理論比容量（1965mAh/g），放電平臺在0.1V到0.7V之間，雖然二氧化硅的體積膨脹效應(yīng)不像單質(zhì)硅那么明顯，但是該材料巨大的電阻嚴(yán)重影響了結(jié)合鋰離子的能力，在電池內(nèi)部鋰離子會選擇電阻最低的路徑進(jìn)行擴(kuò)散，難免會出現(xiàn)因“繞路”出現(xiàn)的材料充放電