硅基鋰離子電池負(fù)極復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、硅在用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)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(shí)表面不容易析鋰、安全性較好，且硅元素在地殼中儲(chǔ)量豐富、易于獲取、價(jià)格低廉。但是硅基材料在充電或使用時(shí)體積改變較大，且電導(dǎo)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(fù)合負(fù)極材料，并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了探究。
　　首先，通過水熱法制備了Si/Li4Ti5O12復(fù)合負(fù)極原料，相比較于純硅樣品，此復(fù)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(xué)阻抗測(cè)試表明復(fù)合材料內(nèi)阻明顯低于純硅樣品，而且復(fù)合材料中鋰離子擴(kuò)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(yīng)變效應(yīng)，一定程度上會(huì)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(fù)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(fù)合過程并沒有對(duì)Si和TiO2的物相產(chǎn)生影響。電化學(xué)測(cè)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(kuò)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(fù)合負(fù)極原料，并對(duì)不同分子量的碳