交联碳纳米管封装硅纳米片作为高性能锂离子电池负极材料的研究.docx

交联碳纳米管封装硅纳米片作为高性能锂离子电池负极材料的研究

目录

一、内容描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1锂离子电池的发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2负极材料的研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3课题研究的必要性与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

二、材料制备技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.1碳纳米管与硅纳米片的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.2交联碳纳米管的制备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.3封装硅纳米片的工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.4负极材料的合成流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

三、材料性能表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

3.1结构与形貌表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2物理性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.3化学性能研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.4电化学性能评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

四、交联碳纳米管封装硅纳米片性能研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

4.1材料的循环性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

4.2材料的倍率性能研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

4.3材料的电化学阻抗谱．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

4.4材料的热稳定性探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

五、锂离子蓄电池的应用研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

5.1电池的组装与测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

5.2电池的循环寿命测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

5.3电池的安全性能研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

5.4电池的实际应用前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

六、对比分析与其他负极材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

6.1与传统石墨负极的对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

6.2与其他新型负极材料的对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

6.3交叉对比结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

七、结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

7.1研究总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

7.2研究成果对行业的贡献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

7.3未来研究方向与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

一、内容描述

本研究聚焦于开发一种新型高性能锂离子电池负极材料，即交联碳纳米管（CNTs）封装硅纳米片（SiNSs）复合材料。通过将硅纳米片与碳纳米管进行交联封装，旨在克服传统硅基负极材料在锂离子电池应用中存在的体积膨胀过大、循环稳定性差以及电导率低等关键问题。研究内容主要涵盖以下几个方面：

材料制备与表征

制备方法：采用化学气相沉积（CVD）技术制备碳纳米管，并通过溶胶-凝胶法合成硅纳米片。随后，利用原位聚合技术将碳纳米管与硅纳米片进行交联封装，形成稳定的复合结构。制备过程中，通过调控反应条件（如温度、时间、催化剂浓度等）优化材料的微观结构。

表征技术：利用多种表征手段对复合材料进行结构分析，包括扫描电子