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硅具有较高的理论嵌锂容量(4200mAh/g),是一种极具发展潜力的锂离子电池负极材料。但由于硅在充放电过程中严重的体积膨胀效应和缺乏良好的导电性使其应用受到很大限制。碳材料有良好的导电性,插入脱出锂离子时体积稳定而且具有良好的柔韧性,能够在一定程度上弥补硅的不足。本文以Si及SiOx为活性物质,碳材料为缓冲基质,分别制备了无定形碳包覆纳米硅(C/Si)复合材料、石墨烯负载纳米硅(RGO/Si)复合材料以及石墨烯负载SiOx(RGO/SiOx)复合材料,并对这三种材料进行热重分析、X-射线衍射测试、扫描电子显微镜测试及电化学性能测试。以聚乙烯醇(PVA)为碳源与单质硅进行混合,经高温碳化得到无定形碳包覆纳米硅(C/Si)复合材料,通过XRD测试确定了硅碳复合材料中物质组成,TGA测试计算出材料中Si的质量分数,SEM表征观察包覆后微观形貌。对复合材料进行恒流充放电和循环性能测试可知,当复合材料中Si含量为32.2%时,首次放电比容量762.9mAh/g,库伦效率为90.8%,在50mA/g电流密度下循环50圈后剩余可逆比容460.1mAh/g。以天然鳞片石墨为原材料采用Hummers法制备氧化石墨烯,将氧化石墨烯与纳米硅超声混合均匀,通过热还原的方法制备了石墨烯负载纳米硅(RGO/Si)复合材料。通过XRD和SEM表征得出了复合材料中硅与石墨烯各自保持着晶型结构,且微观形态包覆良好;经电化学测试,纯硅做电极时首次容量很高,但衰减非常严重,循环到第5圈后容量仅为17.2mAh/g;当复合材料中Si的质量分数为9.5%时,电极材料更稳定,界面阻抗较低,可逆比容量较高;电极循环50圈后比容量保持在300mAh/g以上。与纯硅相比,RGO/Si复合材料改善了硅的体积膨胀问题。将Hummers法制备的氧化石墨烯与正硅酸乙酯充分混合,加入硝酸使正硅酸乙酯水解成SiOx,将混合物进行高温还原得到石墨烯负载SiOx复合材料。经XRD测试有金属硅相存在,SEM显示适量的SiOx含量可以均匀分布在石墨烯片层间;经过电化学测试,当SiOx含量为6.5%时,首次放电比容量为1159.7mAh/g,循环11圈后库伦效率达到98%以上,循环50圈后容量稳定在332.3mAh/g,是其理论比容量的40.1%,与纯石墨烯对比,容量提升了 45.6%。SiOx可以与石墨烯上的含氧基团连接形成结构稳定的复合材料,同时石墨烯可以增加复合材料的导电性提高材料的倍率性能与循环性能。