硅基材料因具有超高的理論容量(4200 mA h g-1)和豐富的資源儲藏等優(yōu)點,有望成為下一代替代石墨的鋰離子電池負極材料。然而,這類材料不僅本身導電性差,而且在脫/嵌鋰過程中發(fā)生嚴重的體積變化,從而導致電極材料的粉化和脫落,使鋰離子電池的電化學性能不能滿足人們的要求,表現(xiàn)出快速的容量衰減和差的倍率性能。因此,如何改善硅基材料的導電性差和巨大的體積改變問題,制備電化學性能優(yōu)異的硅基負極材料是目前研究的熱點和重點。本論文發(fā)展了一種簡單的水凝膠衍生的合成方法,即通過納米硅與設計合成的幾種碳介質(zhì)的原位復合,制備出電化學性能得到顯著改善的硅碳納米多孔復合材料。論文的主要研究工作如下:(1)利用氧化石墨烯(GO)和殼聚糖(Cs)之間的靜電吸引以及氫鍵作用合成了GO單網(wǎng)絡水凝膠,利用該水凝膠中GO單網(wǎng)絡將納米硅原位、均勻地固封于其中。再經(jīng)過隨后的冷凍干燥以及簡單的熱處理過程,便制備出三維納米多孔Si@G復合材料。相比于原始的納米硅負極材料,經(jīng)過比例優(yōu)化的Si@G納米復合材料表現(xiàn)出了較好的循環(huán)性能和倍率性能。例如,Si@G(1:2)(質(zhì)量比)復合材料在0.5 Ag-1的電流密度下循環(huán)200圈后,依舊...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?（坫）自支撐Ｃｏ３０４的掃描電鏡圖；（ｃ，ｄ）自支撐Ｃｏ３〇４的高倍透射電鏡圖；（ｅ）和（ｆ）??為自支撐Ｃ〇３０４的循環(huán)性能圖和倍率性能圖??

１．２．２鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理??以商業(yè)化常用的鈷酸鋰－石墨鋰離子電池為例，其工作原理符合“搖椅式電??池”，如圖１－１所示［１２，１３］。在電池充電時，鋰離子會從正極材料中脫出，經(jīng)過電??解液的傳遞嵌入到負極中；當電池放電時，過程與之相反。??正極反應：ＬｉＣｏ〇２＜....

圖１．３⑷呂砧㊣匸的透射電鏡圖；（ｂ）天然火山果的截面照片；（ｃ）和（ｄ）為Ｓｎ８＠Ｃ的高倍透??射電鏡圖，（ｅ）Ｓｎ８＠Ｃ的透射電鏡能譜圖；（〇Ｓｎ４０＠Ｃ的透射電鏡圖；（ｇ）和（ｈ）為Ｓｎ８＠Ｃ??的循環(huán)性能圖??

次循環(huán)后仍保持有９８１?ｍＡｈ?ｇ－１的高比容量。??ＩＨＨ??圖１．２?（坫）自支撐Ｃｏ３０４的掃描電鏡圖；（ｃ，ｄ）自支撐Ｃｏ３〇４的高倍透射電鏡圖；（ｅ）和（ｆ）??為自支撐Ｃ〇３０４的循環(huán)性能圖和倍率性能圖??１．３．３合金類負極材料??與傳統(tǒng)的碳負極材料相比，合金類負極....

圖１．４?（Ａ）空心球合成的示意圖；（Ｂ－Ｄ）Ｓｉ納米空心球的掃描電鏡圖；（Ｅ）Ｓｉ納米空心球的??透射電鏡圖；（Ｆ）Ｓｉ納米空心球的能量色散Ｘ射線光譜；（Ｇ）Ｓｉ納米空心球的循環(huán)性能?

Ｌｏｏ．」??■?Ｗ?６?．—?．２°！??Ｃｙｃｌｅ?ｎｕｍｂｅｒ??圖１．３⑷呂砧㊣匸的透射電鏡圖；（ｂ）天然火山果的截面照片；（ｃ）和（ｄ）為Ｓｎ８＠Ｃ的高倍透??射電鏡圖，（ｅ）Ｓｎ８＠Ｃ的透射電鏡能譜圖；（〇Ｓｎ４０＠Ｃ的透射電鏡圖；（ｇ）和（ｈ）為Ｓｎ８＠Ｃ??的循環(huán)....

圖１．６?Ｓｉ／ＣＮＴ復合材料的掃描電鏡圖；（ｃ，ｄ）?Ｓｉ／ＣＮＴ復合材料的高倍透射電鏡圖；??（ｅ）和（ｆ）是Ｓｉ／ＣＮＴ復合材料的循環(huán)性能圖和倍率性能圖??

?第１章緒論???沉積（ＣＶＤ）方法對Ｓｉ納米晶體上的碳涂層進行了研究。結(jié)果表明，ＣＶＤ純??化的硅球表現(xiàn)出多孔結(jié)構(gòu)和隨后的碳涂層，有利于循環(huán)過程中的應變緩沖和。??Ｓｉ的比容量，循環(huán)穩(wěn)定性和鋰化機理在很大程度上取決于沉積碳含量，碳涂層??通常導致Ｓｉ的循環(huán)穩(wěn)定性提高，比如Ｓｉ／....

本文編號：4047262