SiOx-C復(fù)合材料的制備、表征與電化學(xué)性能研究.pdf

1、硅作為鋰離子電池的一種候選的代碳負(fù)極材料，由于存在顯著的體積膨脹而導(dǎo)致了較短的循環(huán)壽命。將其納米化和復(fù)合化，是改善其循環(huán)壽命的有效措施。本論文采用酸堿溶膠——凝膠法、高溫?zé)峤夥ㄒ约案吣芮蚰シ?，以正硅酸乙酯和葡萄糖為Si源和C源，制備了SiOx/C復(fù)合材料，探索了其最優(yōu)化制備條件，并對其微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　 研究結(jié)果顯示，SiOx/C復(fù)合材料的最優(yōu)化制備條件為:水硅、碳硅、醇硅的摩爾比分別為4∶1、4∶1、30∶

2、1;碳源的添加方法為:溶膠過程和球磨過程各添加一半;鹽酸/水、氨水/水的體積比分別為5∶10和1∶20;溶膠過程反應(yīng)條件為:25℃反應(yīng)10h;最佳焙燒條件為:空氣中，950℃焙燒30 min。SEM和TEM表征顯示，合成的復(fù)合材料是由尺寸為幾百納米的顆粒組成。XRD和HRTEM結(jié)果表明，該復(fù)合材料除了含有少量晶態(tài)的SiO2和C外，主要組成為低結(jié)晶度的SiO2和C。EDS結(jié)果顯示，該復(fù)合材料由C、Si和O元素組成，其中，O與Si的原子比接

3、近2∶1。XPS和29Si固體NMR結(jié)果顯示，該復(fù)合材料中的Si以+2(SiO)和+4(SiO2)兩種價態(tài)存在。恒流充放電結(jié)果顯示，制備的SiOx/C復(fù)合材料的首周充放電容量分別為803.1和1215.5 mAh/g，首周庫倫效率為66.1％。循環(huán)70周后，放電容量仍然維持在694.5mAh/g以上，庫倫效率穩(wěn)定在99％以上。倍率循環(huán)結(jié)果顯示:在100mA/g下，放電容量為670mAh/g;在500mA/g下的放電容量為485.6 mA