二次鋰電池中高容量硅-碳復(fù)合負(fù)極材料的合成及電化學(xué)研究.pdf

1、從小型電子裝置所需的微電池到大的電動(dòng)車動(dòng)力源,鋰離子電池正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,已成為21世紀(jì)極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦突瘜W(xué)電源.鋰離子電池性能的改善主要取決于嵌鋰電極材料能量密度和循環(huán)壽命的提高.目前鋰離子電池廣泛采用的石墨類碳負(fù)極材料的理論儲(chǔ)鋰容量較低(石墨為372mAh/g),因此開(kāi)發(fā)新型高性能負(fù)極材料已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn).該文采用高比容量的硅為主要活性體,采用體積效應(yīng)小、循環(huán)穩(wěn)定性好的碳為載體,通過(guò)高溫?zé)峤庖约案吣芮蚰サ确椒ㄖ苽淞诵滦偷?/p>

2、硅/碳復(fù)合材料,并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究.通過(guò)聚氯乙烯(PVC)的高溫?zé)峤庵苽淞艘环N新型的硅/碳復(fù)合材料,納米硅和石墨微粒均勻地分散于熱解炭中,電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明該材料具有很高的容量(700mAh/g)和較好的循環(huán)穩(wěn)定性.這是由于復(fù)合材料中碳載體可以緩沖硅嵌鋰過(guò)程中的體積變化,同時(shí)又為硅提供了良好的電接觸.復(fù)合材料第一循環(huán)后的充放電平臺(tái)比目前商品化的中間相碳微球(CMS)提高約0.15V,這有利于電池的操作安全性.復(fù)合材料中的晶體硅首

3、次嵌脫鋰后變?yōu)闊o(wú)定形態(tài),并且在隨后的嵌脫鋰過(guò)程中的該無(wú)定形態(tài)得以保持.復(fù)合材料中引入30﹪的小顆粒石墨有利于提高首次循環(huán)的充放電效率,減少充放電過(guò)程中的電壓滯后.對(duì)不同有機(jī)前驅(qū)物所得熱解炭的研究表明:熱解碳的比表面積越小、結(jié)構(gòu)越緊密,其復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性越好.另外,樣品的顆粒度越大也越有利于電極循環(huán)性能和首次充放電效率的提高.因此,硅/碳復(fù)合材料的理想結(jié)構(gòu)應(yīng)是硅被完全地包覆于結(jié)構(gòu)緊密的熱解碳中.采用高能球磨技術(shù)結(jié)合高溫?zé)峤夥ㄖ苽淞私Y(jié)構(gòu)