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目前,由于不可再生资源的日渐枯竭以及人们日益重视的环保问题,世界科研工作者已经将目光投向了新能源领域中的能量存储部分。作为锂离子电池负极材料,硅有着4200 mA hg-1的比容量,被看做是未来最有潜力的负极材料之一。然而,硅在电化学循环过程中,体积变化高达270%,这会带来硅表面结构的破碎以及粉化,导致低库伦效率、高容量损失。在硅材料表面进行包覆是一种被证明有效的缓解体积膨胀的策略。本文首先探究了纳米硅表面原位生成的氧化硅厚度对硅基负极材料的电化学性能的影响。发现在600 ℃的空气环境中,氧化30 min得到的包覆层对硅基负极电化学性能的提升最为显著;为了解决含有氧化硅包覆层的硅基负极材料首圈库伦效率不高的问题,使用硼氢化锂对Si@SiOx材料进行选择性预锂化,不仅提高了首圈库伦效率,也提高了 Li+扩散效率。本文的主要研究内容可以简要总结为以下两点:1.通过空气氧化法制备了氧化硅包覆的硅纳米颗粒。对纳米Si颗粒表面的氧化层厚度研究发现随着氧化时间的增加,氧化层的厚度也在增加。600 ℃下,氧化30 min,硅颗粒表面氧化层厚约3nm,作为锂离子电池负极材料,所得硅基材料电化学性能最佳,在1C(1C=3 A g-1)的倍率下,循环200圈后容量仍有969 mA h g-1。2.为了对Si@SiOx材料的首圈库伦效率和Li+扩散效率进行进一步优化,我们对Si@SiOx中的涂层进行选择性地锂化,使得纳米硅表面氧化硅转化成人工SEI膜(Li2SiO3)。这种原位形成的SEI包覆层可以有效缓冲体积膨胀引起的应力,并有效地提升硅负极的首圈库伦效率。在铿离子半电池中,Si@Li2SiO3首效高达89.1%;在30Ag-1高倍率下,比容量959 mAh g-1。在3A g-1电流密度下,1000次循环后,比容量为1091 mAh g-1。同时,材料的全电池性能也进行了测试,将商业化的LiFePO4和Si@Li2SiO3分别作为正极材料和负极材料。全电池初始充放电比容量分别为150和136.6 mAh g-1,首效为91.1%。