【摘 要】
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为了克服纯硅（Si）和硅氧化物（SiOx）电极材料体积膨胀严重、循环性能差的缺点。本文以Si和SiOx为原料,与多种碳基材料复合制备出硅碳复合材料,并探索碳基材料添加量对复合材料电化学性能及储锂机制的影响。使用微米硅（SiMP）和石墨（G）为原料通过球磨-退火法制备了微米硅/石墨-6（SiMP/G-6）复合材料,在电流密度为500 m A g-1的条件下SiOx/G-6的首次库伦效率和200次循环
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为了克服纯硅（Si）和硅氧化物（SiOx）电极材料体积膨胀严重、循环性能差的缺点。本文以Si和SiOx为原料,与多种碳基材料复合制备出硅碳复合材料,并探索碳基材料添加量对复合材料电化学性能及储锂机制的影响。使用微米硅（SiMP）和石墨（G）为原料通过球磨-退火法制备了微米硅/石墨-6（SiMP/G-6）复合材料,在电流密度为500 m A g-1的条件下SiOx/G-6的首次库伦效率和200次循环后的容量保持率分别为70%和44%。在此基础之上又以蔗糖（SC）和沥青（PC）为碳源分别制备了微米硅/石墨/蔗糖碳（SiMP/G/SC）,微米硅/石墨/沥青碳（SiMP/G/PC）复合材料。SiMP/G/SC和SiMP/G/PC复合材料在电流密度为500 m A g-1的条件下,200次循环之后其可逆容量分别为417m Ah g-1和449 m Ah g-1,容量保持率分别为85%和87.7%。随后更改微米硅为纳米硅（SiNP）制备的纳米硅/石墨/蔗糖碳-5（SiNP/G/SC-5）和纳米硅/石墨/沥青碳-7（SiNP/G/PC-7）复合材料在电流密度为500 m A g-1的条件下,首次库伦效率分别为88.9%和82%,200次循环之后的可逆容量分别为465 m Ah g-1和442m Ah g-1。最后又制备了SiNP/G/N-PC复合材料,在电流密度为500 m A g-1的条件下,首次库伦效率为94%,相较于SiNP/G/PC-7各项性能均得到提升。说明N元素的掺杂可以提供晶格缺陷提升储锂性能。使用硅氧化物（SiOx）为硅源通过球磨-热解法成功制备硅氧化物/石墨-6（SiOx/G-6）复合材料在电流密度为500 m A g-1的条件下SiOx/G-6的首次库伦效率和200次循环后的容量保持率分别为81%和55%。制备的微米硅/石墨/蔗糖碳-3（SiOx/G/SC-3）复合材料在电流密度为500 m A g-1的条件下,首次库伦效率为78%。200次循环之后其可逆容量依旧有607 m Ah g-1,容量保持率为76.8%。微米硅/石墨/沥青碳-4（SiOx/G/PC-4）复合材料在电流密度为500 m A g-1的条件下首次库伦效率为73.9%。200次循环之后容量保持率为82.6%,在800 m A g-1大电流密度下循环10次后依旧有446 m Ah g-1的可逆容量。最后又制备了SiOx/G/N-PC复合材料,在电流密度为500 m A g-1的条件下,首次库伦效率为70.3%。200次循环之后容量保持率为97%,相较于SiOx/G/PC-4各项性能又有所提升。本论文有图99幅,表12个,参考文献115篇。
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