高倍率双层碳包覆硅基复合材料的制备研究

摘要：

硅材料作为锂离子电池负极材料具有4200 mA·h/g的超高理论比容量,也因此成为了科研机构和高校的研究热点.但是硅基材料在脱嵌锂的过程中有着巨大的体积变化,膨胀收缩率达300％,这造成了电池在充放电过程中电极材料迅速坍塌,导致了电池的循环寿命大大缩短.为了解决这一问题,本文研究了一种通过水热方法,使石墨烯和碳、硅形成一个双层包覆的三维导电网络结构.实验证明,这种Si/C/G(Si/carbon/graphene)三层结构作为锂离子电池负极材料,表现出了优越的电化学性能,比如超长循环寿命、超大充放电倍率等.这种结构的电极片以0.2 A/g的电流密度充放循环50次,比容量在2469 mA·h/g以上;2 A/g的电流密度充放循环300次,比容量保持在1500 mA·h/g以上;此外在超大电流密度32 A/g的情况下测试,比容量保持在471 mA·h/g,并且具有超强的恢复能力,表现出了卓越的倍率性能,说明这种三维导电网络结构复合材料增加了原始材料的强度韧性及导电性.可见,本工作采用的方法、设计的复合材料结构在很大程度上抑制了硅材料作为负极材料的体积效应,在锂离子电池电极材料的研究发展上具有一定的借鉴意义.

关键词：锂离子电池、硅、负极材料、石墨烯、双层包覆

所属期刊栏目：9

分类号：O646;TM911(物理化学（理论化学）、化学物理学)

在线出版日期：2020-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1052-1059