【摘 要】
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Si具有理论容量高、工作电位适宜、储量高等优点,是一种理想的锂离子电池负极材料。由于Si在锂脱/嵌时会产生显著的体积膨胀,导致电极材料结构崩塌、电池容量急速衰减,从而限制Si材料的规模化应用。针对以上问题,本文将Si纳米颗粒与碳材料复合制备了Si/C负极材料,在控制充放电过程中体积膨胀效应的同时,进一步提高其电化学循环稳定性能。本文研究内容和结果如下:(1)通过一步水热法合成了Si/C复合材料(M
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Si具有理论容量高、工作电位适宜、储量高等优点,是一种理想的锂离子电池负极材料。由于Si在锂脱/嵌时会产生显著的体积膨胀,导致电极材料结构崩塌、电池容量急速衰减,从而限制Si材料的规模化应用。针对以上问题,本文将Si纳米颗粒与碳材料复合制备了Si/C负极材料,在控制充放电过程中体积膨胀效应的同时,进一步提高其电化学循环稳定性能。本文研究内容和结果如下:（1）通过一步水热法合成了Si/C复合材料（M-Si/C）,复合材料中Si颗粒的外层具有结构完整的碳包覆层,碳材料可显著降低Si在体积膨胀条件下的内应力,且避免其与电解液接触,在0.2A·g-1电流密度下循环100次后比容量具有510mAh·g-1,在200次循环后容量保持率在80%以上;（2）通过一步水热法得到Si/C多孔微球复合结构（P-Si/C）,其中纳米Si颗粒像石榴籽一样均匀嵌入在碳球中,在0.5A·g-1电流密度下循环100次后比容量仍有530mAh·g-1,容量保持率为79.3%,即使将电流密度提升到1A·g-1,比容量也能稳定在420mAh·g-1;（3）利用滤纸作为碳骨架和葡萄糖的聚合作用制备了具有三维结构的Si/C复合材料（F/G/Si）,在0.2A·g-1的电流密度下循环100次后仍然拥有422mAh·g-1放电比容量,并且在0.5A·g-1电流密度下的倍率比容量为400mAh·g-1。
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