新型高效的鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，隨著以鋰離子電池為電源或動力源的便攜式電子設(shè)備、混合動力汽車和電動汽車的快速發(fā)展，鋰離子電池材料已成為研究熱點。目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料一般為石墨或者其他碳材料，但此類材料的比容量較低（372 mAh/g）、倍率性能較差。因此，設(shè)計出大容量、高倍率性能、長循環(huán)新型高效的鋰離子電池負(fù)極材料具有重要的研究和應(yīng)用價值。本文以納米 Si和Fe2O3纖維為研究對象，圍繞提高鋰離子電池比容量、倍率性能和循環(huán)性能，設(shè)計合成了新型高效的鋰

2、離子電池負(fù)極材料。具體研究內(nèi)容如下：
　　1.以納米Si為核心，多巴胺為碳源，通過原位聚合法在Si表面包覆聚多巴胺，再碳化處理得到Si@C復(fù)合材料，組裝成扣式電池并研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明，制備的Si@C復(fù)合材料具有明顯的核殼結(jié)構(gòu)。在0.1 A/g電流密度下，20次循環(huán)后這個復(fù)合材料的可逆比容量仍然有956.3 mAh/g，容量保持率為61.34％，高于純納米Si材料的比容量和循環(huán)性能。
　　2.以納米 Si為核心，正硅酸

3、四乙酯（TEOS）為 SiO2源，在 Si表面包覆SiO2；再以多巴胺為碳源，通過碳化處理在SiO2表面包覆一層碳；最后，HF刻蝕SiO2得到Si@void@C復(fù)合納米顆粒，組裝成扣式電池并研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明，納米Si與碳?xì)ぶg具有非常明顯的空隙，空隙厚度約為15 nm。在0.1 A/g電流密度下，20次循環(huán)后可逆比容量仍然有2336.59 mAh/g，容量保持率為75.5%，高于純納米Si和Si@C材料的比容量和循環(huán)性能。

4、r>　　3.以PVP/FeCl3溶液為前驅(qū)體，采用靜電紡絲技術(shù)制備出PVP/FeCl3納米纖維，然后熱處理得到Fe2O3納米纖維，組裝成扣式電池并研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明，纖維直徑最小的Fe2O3納米纖維的循環(huán)性能和倍率性能最佳。在0.1 A/g電流密度下具有827.3 mAh/g的可逆容量，在2 A/g電流密度下循環(huán)70次仍然有439.1 mAh/g的放電比容量，高于Fe2O3顆粒的比容量、倍率性能和循環(huán)性能。
　　4.采用改

5、進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨烯（GO），并與Fe2O3納米纖維復(fù)合，得到Fe2O3/GO復(fù)合物，再經(jīng)過光波還原技術(shù)得到Fe2O3/rGO復(fù)合材料，組裝成扣式電池，并研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明，直徑越小的Fe2O3納米纖維與rGO復(fù)合的越好，表現(xiàn)出的電化學(xué)性能更優(yōu)異。在0.1 A/g電流密度下具有1180.69 mAh/g的放電比容量，高于Fe2O3理論比容量（1007 mAh/g）；在5 A/g電流密度下循環(huán)1000次后容量為411