锂离子电池硅基负极材料制备及改性研究

被引量 : 3次 | 上传用户:guoliangc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着高容量锂离子电池的快速发展,人们对负极材料的容量要求越来越高。以碳类材料为代表的传统负极材料由于受到理论容量的限制(石墨理论比容量为372mAh·g-1),已逐渐不能满足高容量锂离子电池的要求。硅,作为一种高容量负极材料(理论比容量为4200mAh·g-1),受到人们的广泛关注。但在循环过程中,硅存在巨大的体积效应,容易引起材料结构崩塌和粉化,材料的电接触恶化,造成材料的循环性能不佳,不能满足实际应用要求。本文主要针对这些问题,研究了球磨工艺、粘结剂类型、混料方式、混入物质、包覆葡萄糖等对硅基材料的影响规律,试图找出改善硅基材料循环性能的有效方法,为硅基负极材料的实用化提供一种思路。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对材料的物相组成、晶体结构、微观形态和化学键类型进行分析;利用激光粒度仪和比表面积仪对样品的粒度及比表面积进行分析;使用热重-差热分析仪(TG-DTA)对材料进行热分析;采用Land测试系统对材料的电化学性能进行分析,得到以下结论:高能球磨法可有效减小硅粉粒径,增大硅的比表面积,改变硅的表面形貌。当球磨时间达到15小时后,硅粉粒径接近最小值。机械混料法与搅拌混料法相比可有效减小颗粒粒径,所制材料混合均匀,电化学性能较优异。以纯硅为活性物质,对比水性粘结剂和聚偏氟乙烯(PVDF)发现,水性粘结剂性能较优异,可减小首次不可逆容量,提高首次库伦效率,改善纯硅的循环性能。采用高能球磨法制备了硅/石墨复合、硅/石墨/铜复合负极材料。当硅与石墨比例为6:4时,首次可逆比容量为2162mAh·g-1,比碳类负极材料的5倍还多,首次库伦效率为83.14%;循环50次后,其比容量仍保持在1042.6mAh·g-1。复合铜以后,材料的首次库伦效率得到提高,但首次放电比容量降低,循环50次后,放电比容量仅为402.6mAh·g-1,只比石墨的理论比容量高一点。采用高能球磨法制备了微米硅/纳米硅共混负极材料。当微米硅与纳米硅的配比为8:2时,材料的首次库伦效率为78%,首次放电比容量为3423.2mAh·g-1;循环50次后,放电比容量为1010.9mAh·g-1,库伦效率为98.3%。微米硅/纳米硅共混材料的性能与硅/石墨复合材料的性能相当,比硅/石墨/铜复合材料的性能优异。采用包覆和热解葡萄糖的方法制得了硅/碳复合材料。随着包覆量的增加,首次可逆比容量和库伦效率基本呈减小的趋势。当包覆量合适时,获得的负极材料循环性能较优异,首次放电比容量为1068.1mAh·g-1(是石墨理论比容量的3倍左右),首次库伦效率为79.4%;循环50次后,放电比容量为783.3mAh·g-1(是石墨理论比容量的2倍左右),库伦效率为97.4%,容量保持率为73.34%。与硅/石墨复合材料相比,循环50次后,容量保持率由原来的40.1%提高到73.34%,说明包覆改性对硅基负极材料具有明显的改善作用,为硅基负极材料实用化提供了一种思路。
其他文献
目的观察手术末期瑞芬太尼逐级撤药减轻骨科手术患者术后痛觉过敏的效果。方法选择2017年3至12月在本院择期行颈椎手术的患者80例,男45例,女35例,年龄20~55岁,BMI 18.5~24 kg
2015年12月,在日本以冰点温度熟成技术为卖点的产品陆续上市,比如冰点温度熟成咖啡,所使用的咖啡豆在冰点温度下经过熟成,其咖啡价格比普通咖啡贵10%,其销售数量不断增加。目前应用
当前,我国正处于急剧的社会转型时期,改革开放推进了城市化进程,大量农村劳动力涌入城市,逐渐过渡为农民工,由此,农民工随迁子女演变为当今社会数量较为庞大的群体。本文将农
"伊斯兰国"在阿富汗的渗透经历了悄然崛起、迅速扩张和扩张停滞三个阶段。其活动特点也随之调整,从和平宣传招募转向暴力控制威慑。阿富汗政府治理缺失、安全力量不足、经济
商务函电因业务的情况呈现出断续性、行进性、互动性和简约性等特点。该文结合Panther&Thornburg的认知转喻学说和Sperber&Wilson的关联理论对商务函电连贯进行认识语用分析,
以太网由于其介质访问控制采用载波侦听多路访问/冲突检测的机制,对其能否应用于变电站自动化系统,究竟采用何种模式,在实践中一直有不同看法。文章在分析了嵌入式以太网技术应用
随着电网建设步伐的加快,变电站自动化通信系统中是否可将以太网融入其中成为电力行业关注的重要内容。实践研究发现,以太网主要对多路访问检测中多以载波为主要介质,可使变电站
发球在排球比赛中有着重要作用,好的发球可以起到扭转战局甚至赢得比赛的胜利。发球不仅体现在其具有攻击性以及可以得分,而且还可以破坏对手的一攻和战术组成,起到先发制人、争
以丝瓜伤流液为主要原料,以玫瑰花、白砂糖、淀粉等为辅料,开发出一种具有美白功效的纯天然含片。以感官指标为评价指标,通过单因素试验和4因素3水平的正交试验,确定其主要原
中国是世界上天然矿泉水储量最丰富的国家之一。近年来,人们逐渐意识到饮用矿泉水对人体具有保健功能。为了满足不同消费群体的需求,各种新型矿泉水相继问世。在研究国内矿泉