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硅基负极材料因具有理论比容量高(4200 mAh g-1)、储量丰富等优点而被认为是最有潜力的锂离子电池负极材料。但是,硅基材料在锂离子的嵌入和脱出过程中会产生巨大的体积膨胀(>300%),导致材料的破碎与粉化,最终导致电极材料的破坏,这就造成了硅负极循环性能的恶化。将具有高导电率的碳材料或者比表面积高以及电导率和机械性能优异的石墨烯材料与硅材料进行复合是有效的改性方法。本文兼顾工艺成本和难度,设计并制备储锂容量高、循环性能好的硅/碳复合材料用作锂离子电池负极材料。研究内容主要包括以下2个方面:(1)“多孔、嵌入、包覆”型硅/多孔碳纤维复合材料的制备及性能研究。通过静电纺丝和后期退火的方法制备硅/碳多孔复合纳米纤维,接着进行一步电沉积工艺对其包覆还原氧化石墨烯(rGO)薄膜,制备出高性能石墨烯包覆硅/多孔碳纤维负极材料。其电化学性能优异:前三圈充电曲线高度重合,可逆性优异;在0.2 Ag-1的电流密度下,循环50次可逆容量可达1851.3 mAhg-1,库伦效率为97.5%,循环性能十分稳定;在0.53 Ag-1的高倍率下,循环300次,可逆容量可达1217.8 mAhg-1,库伦效率可达99%。(2)“多重包覆”型硅/碳负极材料的制备及性能研究。通过对Si纳米颗粒进行包覆碳层,并通过原位聚合方法将其嵌入至聚苯胺构成的三维导电网络结构中并加以高温碳化,制备出双重包覆的碳硅复合材料(Si@C@PC)。同时还以泡沫镍为载体,使Si@C@PC在泡沫镍上原位包覆形成Si@C@PC-Ni,并对Si@C@PC-Ni进行电沉积石墨烯,形成有石墨烯保护层的三维Si@C@PC-Ni@rGO。Si@C@PC电极材料在0.5 Ag-1的电流密度下,充放电370圈后充/放电容量为1937.2/1965.4 mAh g-1,相比于第二圈,容量保持率约为90%。与Si@C@PC-Ni相比,Si@C@PC-Ni@rGO材料结构稳定性更加优异,具有更高的容量保持率。