硅基鋰離子電池負極復合材料的制備及性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

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

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