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随着石油等传统不可再生能源的日益消耗,可再生的替代能源越来越受到全球的重视,电动汽车作为石油汽车的替代产品已经成为发展的热点,相比其它类型的电动汽车电池,如铅酸和镍氢电池,锂离子电池的能量密度最高,但是锂离子电动汽车仍然存在着成本高、安全隐患、日历寿命低、续航里程不高和配套措施缺乏等问题。硅碳负极材料相对有传统石墨材料能量密度提高了十余倍(石墨克容量375 m Ah/g、Si负极材料克容量4200mA/g),其应用可以大幅地提高锂离子电池的能量和容量密度。本文在综述锂离子电池的发展趋势、工作原理以及负极材料研究进展的基础上,选取SiO/C和Si/C两种复合材料为研究对象,分别从材料的工业化制备方法探索、结构表征、电性能评价等多方面进行深入研究,重点讨论SiO/C和Si/C两种材料的电化学性能差异以及负极体系中辅助材料粘结剂和导电剂的影响,并开发出18650圆柱型3.4Ah产品和高能量密度的锂离子电池聚合物产品,为国内商业化的锂离子电池产品赶超日、韩等先进水平奠定基础。采用纳米SiO和纳米硅粉为原料,利用工业化容易实现的高温裂解包覆工艺制备了SiO/C复合材料和Si/C复合材料,开发出商业化最高容量的18650型3.4Ah电池产品,表现出良好的循环性能,500周循环保持在80%以上。为了加强锂离子电池上下游产业链的合作,提升终端产品的竞争力,重点研究了国内知名锂离子电池负极材料制造商深圳贝特瑞公司的SiO/C和Si/C商业化材料,开发出适合智能手机使用的超过600Wh/L的高能量密度聚合物锂离子电池,相对于Si/C材料,SiO/C由于膨胀率更小的原因,更适合应用到聚合物锂离子电池上面,循环300次保持率在80%以上,达到传统负极石墨的循环水平。针对Si材料本身不可避免在充电过程中的高膨胀特性,研究了两种不同粘结剂体系对SiO/C材料性能的影响,丙烯酸共聚物乳液粘结剂相比传统的CMC/SBR体系,搭建了更柔性的弹性网络,可以更好的抑制了SiO/C材料在充放电过程中高膨胀和收缩造成的结构塌陷,循环300次仍然能够保证80%以上的循环寿命。研究了不同导电碳添加剂对以SiO/C材料为负极时电池性能的影响。由于碳纳米纤维(VGCF)具有较好的长程导电性能,因此在以SiO/C复合材料为负极的电池中,使用VGCF导电剂时的性能要优于以Super-P为导电剂的电池;特别是对电池的倍率性能改善非常明显。