锂离子电池硅基负极材料的制备及性能研究.pdf

摘要随着电动车和各种便携式电子设备的快速发展,新型高比容量及稳定的锂离子电池负极材料(商品化的石墨负极容量低)需要进一步的研究,硅负极材料理论容量为4200 mAⅣg,得到人们关注。本文主要是针对体积膨胀效应大,循环稳定性差的硅负极材料进行了研究,以微米硅粉为主体活性物质,通过球磨法掺杂不同物质(铝粉、石墨)及包覆葡萄糖,制备硅碳复合材料及硅铝碳复合材料,从而改善材料的高不可逆性并且提高该类材料电池的循环稳定性。 mAh儋, mAh/g,%,有很大的不可逆容量。循环40周后,,这说明材料已经失效。纯硅的研究为后期研究做好了基础准备。通过制备硅碳复合材料进行改善纯硅的性能。当掺杂石墨80叭%时效果为最佳,其首次放、、,%,明显降低了首次不可逆性;在循环50周后, mAh/g,充电比容量为292m枷g,%。容量还是过低,所以在掺杂石墨的基础上进行包覆葡萄糖,在600℃下高温裂解法制备硅碳复合材料,复合材料中引进50%葡萄糖时提高了其首次库伦效率及循环稳定能(%,,,库仑效率达到97%)。采用制备硅铝碳复合材料进行进一步改性。首先用球磨法将硅粉及铝粉进行球磨, 得出最佳球磨时间为15h,粒度为169姗;通过X】[m看出,球磨后微米晶硅部分变为无定形态,;掺杂30%铝粉时,,但是不可逆容量还是很大。然后掺杂石墨进行球磨,掺杂 50叭%石墨时最佳,, m址儋。循环50次后,该复合材料50次后容量保持在200mAh/g之上,%。最后在此基础上进行600℃高温裂解葡萄糖的方法制备硅铝碳复合材料,得出该复合材料首次放电比容量为1312 mAh/g,%, m刖g之上,%以上,有良好的循环稳定性。关键词:锂离子电池硅基复合负极材料球磨法掺杂包覆循环稳定性 Abstract As theelectric cars and aV撕ety ofportable electricdeVicesdeVelop r印idly'new anode mat甜als (The tlle0巧c印acityof伊aphite锄ode which is CoIn】mercial isVe叫low)for lithi啪一ion batte叫withhigllc印ac埘锄d stability needs -b嬲ed锄ode is paied moreatt锄tionbecauseh嬲highc印acity(4200 mAⅣg).In order tosolVeprobleIll of Si锄odematerial(1arge volume expallsion锄d badcyclingstabilit”,silicon powdcr which w鹊made鹤me mainactiVe叫bst狮ce topr印are me ompositc觚d Si/omposite by using tllemetllods ofballmilling、doping QthersubSt孤ce aVoidlargeimwersiblecapacity a11dimpr0Ved cycling stabili妙 Tlle6rStdischa唱e/cha玛e capacity ofpure SiaIlode /g,howev% 锄d me initialColumbic e衢ciencyw弱only %.There is al鹕e ARer 40cycles,me discllarge/dlarge capacity isonly 9-20 In久h/舀so itisuseless ofValue. ne Si/C C0mposite ispr印arcd todeVelop thepe墒肿a11ce ofpurc discharge/charge c叩acity(1 /