鋰離子電池負極材料硅酸錳的制備及其電化學性能研究.pdf

1、作為一種新型綠色能源，鋰離子二次電池受到了廣泛的關注和研究，并逐漸應用于混合動力汽車等大型設備中。負極材料的選擇會造成鋰離子電池電化學性能的優(yōu)劣差別。目前工業(yè)上碳材料應用比較廣泛，但其容量較低，與現(xiàn)階段人們對高能量密度能源的要求還有一定的差距，因此當下研究的方向為探求更高容量、更低成本的新型材料。本文運用簡單的合成方法制備了硅酸錳負極材料，研究了其電化學性能。主要研究內(nèi)容為:
　　(1)利用Na2SiO3·9H2O和MnCl2·4

2、H2O的簡單反應合成了硅酸錳。經(jīng)過碳包覆的硅酸錳材料用作鋰離子電池負極材料展現(xiàn)出優(yōu)良的倍率性能及高倍率循環(huán)穩(wěn)定性。在100、200、400、800和1600mA/g電流密度下其比容量分別為323、293、261、227和176 mAh/g，遠高于商用石墨化材料。而其在500mA/g的電流密度下循環(huán)400次后，比容量仍能達到343mAh/g，也比常用鈦酸鋰負極材料性能優(yōu)良。結(jié)合電化學測試結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，在硅酸錳納米顆粒周圍均勻包裹的碳層

3、提高了材料的導電性，且固態(tài)電解質(zhì)硅酸鋰的形成也有利于電化學性能的提升。碳包覆硅酸錳能夠滿足快速充放電鋰離子電池的要求。
　　(2)通過水煮處理Na2SiO3·9H2O和MnCl2·4H2O的水溶液成功合成了非晶硅酸錳。以葡萄糖為碳源進行碳包覆后，即使在700℃下硅酸錳依舊能保持非晶態(tài)。將經(jīng)過碳包覆的非晶硅酸錳材料用于鋰離子電池負極材料并進行電化學性能測試，結(jié)果表明水煮4小時并在600℃碳包覆后獲得的非晶硅酸錳材料具備最佳的循環(huán)性能