硅基碳復(fù)合納米鋰離子電池負(fù)極材料的合成及性能研究.pdf

1、近年來電子通訊設(shè)備以及電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，作為其主要能量來源的鋰離子電池受到越來越多的關(guān)注。鋰離子電池石墨負(fù)極材料由于其較低的比容量，比較嚴(yán)重的安全隱患，已經(jīng)不能滿足高容量和良好安全性能的技術(shù)需求。急需開發(fā)研究出新一代高比容量、高能量密度、循環(huán)性能好、安全可靠的負(fù)極材料。碳氧化硅/碳復(fù)合材料具備比容量較高、循環(huán)性能良好、合成方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是一類很有特色的鋰離子電池負(fù)極材料。硅氧碳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（SiOC）可以穩(wěn)定碳骨架的結(jié)構(gòu)，緩解嵌

2、鋰脫鋰過程中的體積膨脹，從而提高復(fù)合材料的循環(huán)性能。本論文第一部分工作以雙官能團(tuán)的甲基丙烯酸酯單體作為溶劑和碳源，硅烷偶聯(lián)劑作為碳氧化硅（SiOC）的前驅(qū)體，結(jié)合光照聚合和惰性氣氛煅燒，合成碳氧化硅/碳（SiOC/C）納米復(fù)合材料。通過改變硅烷偶聯(lián)劑的含量獲得不同含碳量的復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，超小無定形結(jié)構(gòu)SiOC顆粒均勻分布在無定形碳基質(zhì)中。這樣一種結(jié)構(gòu)有效提高了鋰離子電池循環(huán)穩(wěn)定性。在經(jīng)過高電流密度下充放電后回復(fù)到低電流密度下繼續(xù)充放

3、電，鋰離子電池比容量依然能恢復(fù)到原先水平。相比于純碳樣品，SiOC/C納米復(fù)合材料倍率性能得到了一定提高。
　　本論文第二部分工作主要圍繞單質(zhì)硅負(fù)極材料開展研究。單質(zhì)硅具有高比容量、嵌鋰電位適宜、來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)。但是單質(zhì)硅負(fù)極材料在充放電過程中體積膨脹嚴(yán)重，導(dǎo)致其循環(huán)性能非常差。將單質(zhì)硅納米粒子與金屬或者非金屬復(fù)合是解決這一問題的有效方法。本論文為了進(jìn)一步提高鋰離子電池的容量，以納米硅粉作為硅源，金屬乙酸鹽作為金屬納米粒子前驅(qū)體，