硅基鋰離子電池電極材料的制備及其電化學性能測試.pdf

1、為了順應社會生產發展的需要，能源器件中大熱的鋰離子電池一直面對著提高比容量，降低材料成本，簡化生產工藝等各種亟待解決的問題。硅作為地球上含量第二豐富的元素，無論其單質或其氧化物都體現了與鋰離子超高的結合能力以及較低的放電平臺，因此硅基材料成為了當下最有潛力的鋰離子電池負極材料。
　　單質硅用作鋰離子電池負極材料理論比容量高達4200mAh/g，是目前流行最廣的商用石墨電極（372mAh/g）的十多倍，而且放電平臺在0.2V附近，但

2、是由于硅單質在充放電循環中與鋰離子發生化學反應形成硅鋰合金體積變化超過300%，導致電極材料整體容易發生破碎，脫離等現象，使得電池的容量迅速衰減，循環穩定性得不到保障。本文中為了減小因材料體積變化導致的電池性能衰減問題，利用鹽酸多巴胺作為碳源物質對單質硅顆粒進行了包裹，并通過刻蝕在碳與硅顆粒之間形成了一層空腔，得到了Si@void@C結構納米材料，既避免了電解液與硅顆粒的直接接觸導致的硅的損耗，同時允許硅在內部空腔盡可能的與鋰結合，保證

3、了電池的比容量的同時也大大增強了電池的循環穩定性。該方法相對于前人的成果在工藝上減少了原料的引入，并減少了工藝步驟。
　　硅最具有代表性的氧化物二氧化硅作為鋰離子電池負極材料同樣具有相當高的理論比容量（1965mAh/g），放電平臺在0.1V到0.7V之間，雖然二氧化硅的體積膨脹效應不像單質硅那么明顯，但是該材料巨大的電阻嚴重影響了結合鋰離子的能力，在電池內部鋰離子會選擇電阻最低的路徑進行擴散，難免會出現因“繞路”出現的材料充放電