嵌入式包覆型硅碳负极的制备及电化学性能

摘要：

针对硅负极在电池循环过程中的体积膨胀问题,本文选用荷花花粉作为碳源,采用去离子水、硫酸溶液清洗去除花粉表面可溶性杂质,然后经过高温碳化处理制备出具有多孔结构的生物质衍生碳材料,并将该材料与商用纳米硅粉进行复合,制备出嵌入式包覆硅碳复合材料;通过调整碳含量研究不同硅碳比对硅负极电化学性能的影响.结果表明:当硅碳质量比为4:6时,PNC@Si-2电极材料表现出最佳的充放电特性,在100 mA/g的电流密度下循环20圈后的容量保持率为69.22％,电极材料的极化现象得到明显抑制,在大电流下的倍率性能同样得到提高.为了增大多孔碳的孔隙率,用ZnCl2对PNC进行活化处理,活化后样品PAC@Si-4的电化学性能得到了进一步提高,循环100圈后其容量保持率仍保持在53.35％.这些性能的提高主要归结于生物质碳材料与硅复合能够提高硅的电导率,并且生物质碳材料的多孔结构能够为硅颗粒的嵌入提供空间,有效抑制硅颗粒在合金/去合金化过程中的体积膨胀效应,从而提高了电极材料界面稳定性,延长了电池的使用寿命.

关键词：生物质、多孔、活化、体积膨胀、硅碳复合材料

所属期刊栏目：33

分类号：TF826.3(有色金属冶炼)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;陕西省自然科学基础研究计划面上项目

在线出版日期：2023-04-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：468-477