锂离子电池负极材料硅硅氧化物锡碳的制备及性能研究-物理化学专业论文.docx

摘要摘要 摘要 摘要 碳材料作为锂离子电池负极材料，具有很好的循环寿命和安全性。尽管碳 材料表现出良好的可逆性和循环性，但理论比容量只有372 mAh g～，无法满足 高能量密度的电子产品和电动车用锂离子电池的需要。作为锂离子电池负极材 料硅具有最高的理论比容量(4200 II灿g．1)，锡也具有较高的理论比容量(994 mAh g。)。但是，在电池充放电过程中，随着锂离子的嵌入和脱出，其体积膨胀 和收缩很大而很容易碎裂，导致电极被破坏而在几个循环后容量衰减很快，甚 至消失。因此，目前大量的研究工作者都致力于研究和解决其循环性能差的问 题。 本论文根据大量的国内外文献资料调研，紧跟该领域的研究前沿，采用碳 热还原法和高温固相法合成了改性的硅．硅氧化物．锡／碳锂离子电池负极复合材 料，并考察了不同温度及碳改性对材料性能的影响。然后，将材料的表征方法 和电化学测试手段相结合，对材料性能进行了测试，通过实验研究得出结论如 下： 1．采用碳热还原法，制备出硅．硅氧化物．锡／碳复合材料作为锂离子电池的 负极材料，研究了其电化学性能。氮气气氛下分别在不同温度焙烧，自然冷却 至室温制得不同焙烧温度下的不同样品，在电流密度为150 n认g．1下测试其放电 比容量和循环性能，得到950℃下制得的样品首次放电比容量最高，达1475 mAh g～，进行60个循环后仍保持最高的比容量，说明在950℃下制得的硅．硅氧化物 ．锡／碳复合材料作为负极材料，其电化学性能最佳。 2．通过糠醇和盐酸发生聚合反应，采用高温固相法制备出碳改性的硅．硅氧 化物．锡／碳复合材料，并与未用碳改性的硅．硅氧化物．锡／碳复合材料作比较，采 用Ⅺ王D和SEM进行表征，研究了其电化学性能。硅．硅氧化物．锡／碳复合材料 (a)和碳改性的硅．硅氧化物．锡／碳复合材料(b)在150 Il认g‘1的电流密度下充 放电，(a)首次放电比容量为1475 nm g～，首次充电比容量为575 mAh茸1；(b) 首次放电比容量可高达1595驰址g～，首次充电比容量为712 mAh g～。碳改性 的硅-硅氧化物．锡／碳复合材料在电流密度为90 II认g～、150 lI认分1、225 Il认g以时 其首次放电比容量分别为1628 II灿g～、1595删让g～、1184舢址g一，即随着 电流密度增加，首次放电比容量下降。对于高倍率225 n认gd下充放电循环， 摘要次相比可保持在60％。从而可以看出，碳改性的硅一 摘要 次相比可保持在60％。从而可以看出，碳改性的硅一 料的放电比容量有较大提高，循环性能显著改善，大 碳复合物；锂离子电池；负极材料；电化学性能； II ABSTRACTABSTRACT ABSTRACT ABSTRACT Carbon materials a化utilized as锄o￡le materials f10r也e iIIlprovement of鞠盘蚵 arld cycle life iIl lⅢ啪batteri懿．Altllougll carbon m绷erials Show good他Versibil毋 趾d sta_bil埘for cycles，meir specific c印∞ities淝lilnitcd t0 372 n灿g-1．n c锄’t satisfied me dem锄ds of lligll-eneFgy-deIls姆li也ium batteries in elec们Ilics孤d electrical Vehicles．触锄ode m删als for Li-on ba№ries，silicon h鹧a lliglleSt 廿leoretical specific c印∞时of 4200 mAh g～，tiIl h硒邪peci丘c c印ac时of 994 lI灿 g一．But silicon aIld恤unde唱o large Vol啪etric change dIlring liⅡli啪insenion．“is reg莉ed mat me expaI坞ion觚d cont璁ction of l砌um silicide du血培 nle cl鹕训iscl坷唱e cycl通g leads t0 t11e pulVerizing of Si and Sn powder is fomed．n wolnd cause tlle breal(down of吐圮elec缸Dde materials，rcsultillg i11 tlle loss of capac匆 witl】．in seVeral cycles．Thereforc，m锄y research wofks were c枷ed out on me廿lods t0 study锄d improVe