论文部分内容阅读
目前,在众多的储能装置例如镍-镉电池、镍-氢电池、锂离子电池等中,锂离子二次电池以其具有比较高的能量密度和便携性吸引了来自世界范围内的广泛关注并且已经成功地应用到便携式电子设备和电动汽车市场中。电池的比容量主要取决于电池内部的正极材料和负极材料,正、负极材料相对较低的比容量限制了锂离子电池的进一步发展。为了解决这一问题,众多研究学者努力去寻找一种新型的具有比较高稳定容量的负极材料。本论文以纳米硅粉(Si)、氯化镍(NiCl2)溶液、氨水、酚醛树脂等为原料合成出了一种具有核-壳结构的Si@Ni Si2/Ni/C复合材料,其中核为硅粉,壳为Ni Si2和Ni的混合物,通过对Si/C、Ni Si2/Si和Si@Ni Si2/Ni/C三种复合材料进行性能对比,研究Si@Ni Si2/Ni/C复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。利用硅粉、NiCl2溶液和氨水为原料来获得Si/Ni(OH)2前驱体,前驱体在300oC下热还原得到Si@Ni Si2/Ni复合材料。Si@Ni Si2/Ni复合材料与酚醛树脂复合后在850oC下热解进而在Si@Ni Si2/Ni表面形成碳层包覆,最终得到Si@Ni Si2/Ni/C复合材料。Si@Ni Si2/Ni/C复合材料作为锂离子电池负极材料在循环105次之后,可逆比容量为1194 m Ah/g,远高于Si/C和Ni Si2/Si复合材料;电池的容量保持率为98%;当对其进行倍率性能测试,随着电流密度的增加复合材料比容量仅出现些许的衰减并表现出优异的倍率性能,当电流密度恢复到100 m A/g时,比容量也相应的恢复到一个比较高的水平。因此,Si@Ni Si2/Ni/C复合材料作为锂离子电池负极材料可以有效的提高硅粉的电子导电性并且缓解硅粉在充放电过程中的体积膨胀。本论文的合成方法具有操作简单、成本低廉、原材料丰富等的特点。所以,碳层包覆的核-壳结构Si@Ni Si2/Ni/C复合材料作为锂离子电池负极材料具有很大的应用前景。