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电能是现代工业社会必不可少的能源之一，电能的储存是实现电能有效利用的关键环节。锂离子电池以其优异的性能在储能领域脱颖而出，成为电动汽车、智能设备等领域的关键装置。因此开发具有高容量、长循环寿命的负极材料成为最近的研究热点。硅材料以其高容量(4200mAhg-1)、合适的工作电压等特点成为替代石墨负极的理想的选择之一。但是由于硅材料的低导电性、不能形成稳定的SEI膜、锂化时较大的体积膨胀(360％)等缺点限制了硅负极材料的发展。
在本文中，以硅材料为基础，在充分发挥硅负极材料的高容量优势的同时缓解硅材料在锂化时体积膨胀效应，提高硅材料的电化学性能。为此，我们设计并制备了中空硅球，以中空结构为体积膨胀提供额外的空间;在中空硅球的基础上进一步用TiO2和Ni包覆制备一系列的复合材料。采用TEM、XRD等方法对电极材料的组成、结构进行了表征，并在1Ag-1下循环100次测试其性能。研究结果如下:
(1)通过Stober法和自转化的方式，制备出中空二氧化硅。利用镁热还原中空二氧化硅制备出中空硅球。经测试，中空硅球在循环100次后保持950.2mAh g-1的容量，展现出高于商业纳米硅粉(356.7mAhg-1)的循环稳定性和倍率性能，证明中空结构能够缓解硅锂化时的体积膨胀。
(2)通过溶胶-凝胶法在中空硅球表面包覆一层二氧化钛，进一步改善中空硅球的循环稳定性。研究了无定形二氧化钛与锐钛矿型二氧化钛对材料循环稳定性的影响。经过测试，材料被二氧化钛包裹后，循环稳定性和首次库伦效率显著增强，且经无定形二氧化钛改性后的材料循环100次后还保持1196.3mAh g-1，改性效果要优于锐钛矿型二氧化钛(730.2mAh g-1)。同时也证明反应体系中加入1.0ml的钛酸异丙酯制备出的复合材料的循环稳定性最佳。
(3)用化学镀镍的方式在HN-Si@aTiO2的表面包覆一层镍，改善复合材料的导电性，并且通过镍层和无定形二氧化钛层的双重保护，进一步改善复合材料的循环稳定性。结果显示:金属镍成功的引入到材料中，与无定形二氧化钛层形成双重保护，降低材料的阻抗以及改善材料的循环稳定性。经测试表明，向体系中加入0.9gHN-Si@aTiO2所制备的复合材料的循环稳定性最优（1417.8mAh g-1）。
在本文中，以硅材料为基础，在充分发挥硅负极材料的高容量优势的同时缓解硅材料在锂化时体积膨胀效应，提高硅材料的电化学性能。为此，我们设计并制备了中空硅球，以中空结构为体积膨胀提供额外的空间;在中空硅球的基础上进一步用TiO2和Ni包覆制备一系列的复合材料。采用TEM、XRD等方法对电极材料的组成、结构进行了表征，并在1Ag-1下循环100次测试其性能。研究结果如下:
(1)通过Stober法和自转化的方式，制备出中空二氧化硅。利用镁热还原中空二氧化硅制备出中空硅球。经测试，中空硅球在循环100次后保持950.2mAh g-1的容量，展现出高于商业纳米硅粉(356.7mAhg-1)的循环稳定性和倍率性能，证明中空结构能够缓解硅锂化时的体积膨胀。
(2)通过溶胶-凝胶法在中空硅球表面包覆一层二氧化钛，进一步改善中空硅球的循环稳定性。研究了无定形二氧化钛与锐钛矿型二氧化钛对材料循环稳定性的影响。经过测试，材料被二氧化钛包裹后，循环稳定性和首次库伦效率显著增强，且经无定形二氧化钛改性后的材料循环100次后还保持1196.3mAh g-1，改性效果要优于锐钛矿型二氧化钛(730.2mAh g-1)。同时也证明反应体系中加入1.0ml的钛酸异丙酯制备出的复合材料的循环稳定性最佳。
(3)用化学镀镍的方式在HN-Si@aTiO2的表面包覆一层镍，改善复合材料的导电性，并且通过镍层和无定形二氧化钛层的双重保护，进一步改善复合材料的循环稳定性。结果显示:金属镍成功的引入到材料中，与无定形二氧化钛层形成双重保护，降低材料的阻抗以及改善材料的循环稳定性。经测试表明，向体系中加入0.9gHN-Si@aTiO2所制备的复合材料的循环稳定性最优（1417.8mAh g-1）。