電化學儲能用硅及活性炭材料的研究.pdf

1、鋰離子電池與超級電容器是最具希望的兩種電化學儲能設備，而提高其性能的最為有效的方法無疑是研究與制備性能優(yōu)良的新型材料。硅是一種重要的鋰離子電池負極材料，本文使用一種新穎的液相合成的方法，制備出丁基包覆的硅納米材料，再對其進行高溫燒結，得到碳包覆的硅納米材料，詳細的研究了制備的各種硅材料的電化學性能。高比表面積的活性炭是良好的超級電容器電極材料，本文采用氫氧化鈉活化石油焦的方法制備了高比表面積的活性炭材料，探索了超級電容器的裝配工藝，并研

2、究了不同制備條件對材料性能的影響。
　　首先，優(yōu)化了丁基包覆硅納米材料的合成工藝，制備出的材料大小適當、分布均勻，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)其尺寸在50nm左右。對材料進行燒結，使用傳統(tǒng)的管式爐燒結的方法得到的材料循環(huán)性能良好，經(jīng)改進燒結工藝后最高脫鋰比容量可達410.31mAh/g。使用真空燒結的實驗裝置能夠有效阻止材料有效物質的氣化流失，制得的材料中碳與硅結合緊密、包覆均勻，各種電阻相比明顯下降，顯著的提高了材料的電化學性能，其最高脫鋰比容量

3、可達663.25mAh/g且70次循環(huán)后容量沒有明顯的衰減。
　　其次，研究了不同粘結劑體系對硅材料性能的影響，揭示了粘結劑影響電池性能的本質。發(fā)現(xiàn)使用CMC水性粘結劑體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PVDF體系粘結劑能夠有效的提高純硅材料的循環(huán)性能，而對于碳包覆硅納米材料，使用PVDF粘結劑時效果較好。
　　最后，系統(tǒng)的研究了活性炭材料超級電容器的電化學性能，揭示了材料的結構對其性能的影響。石油焦為碳源，700℃下使用氫氧化鈉活化1h時，得