硅基鋰離子電池負極復合材料的制備及性能研究.pdf

1、硅在用作鋰離子電池負極材料時理論比容量很高（4200mAh/g），嵌鋰電位適中（約0.4 V），因此在放電時表面不容易析鋰、安全性較好，且硅元素在地殼中儲量豐富、易于獲取、價格低廉。但是硅基材料在充電或使用時體積改變較大，且電導率較低。為了解決上述問題，本論文采取了不同的工藝制備了硅基復合負極材料，并對其電化學性能進行了探究。
　　首先，通過水熱法制備了Si/Li4Ti5O12復合負極原料，相比較于純硅樣品，此復合樣品具有較大首次

2、可逆容量，為550mAh/g，經(jīng)過30次循環(huán)后，容量保持在310mAh/g。電化學阻抗測試表明復合材料內(nèi)阻明顯低于純硅樣品，而且復合材料中鋰離子擴散系數(shù)也高于純硅樣品。掃描電鏡（SEM）同能譜儀（EDS）聯(lián)合表征發(fā)現(xiàn)，材料中硅顆粒之間被鈦酸鋰所填充，由于鈦酸鋰充放電過程中的零應變效應，一定程度上會減緩了硅在充電或使用中的體積改變，從而使得循環(huán)性能有所提升。
　　然后，利用溶膠凝膠法制備了不同摩爾配比的Si/TiO2復合材料，通過S

3、EM和透射電鏡（TEM）表征發(fā)現(xiàn)此種材料由硅顆粒堆砌而成，硅顆粒之間被二樣氧化鈦所填充，XRD表明復合過程并沒有對Si和TiO2的物相產(chǎn)生影響。電化學測試表明，Si與TiO2摩爾比為1:3的樣品經(jīng)過30次的循環(huán)后比容量能保持在750mAh/g，性能最佳。交流阻抗譜表明（EIS），摩爾比為1:3的樣品內(nèi)阻明顯低于其它樣品，鋰離子擴散系數(shù)高于其它樣品。
　　最后，采用靜電紡絲法制取了不同硅含量的Si/C復合負極原料，并對不同分子量的碳