【摘 要】
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SiO作为Si基材料的一种,因其具有比Si优异的循环性能,引起了很多研究者的关注。但是它存在两个缺点:一是首次循环过程中与锂反应生成不可逆的Li4SiO4和Li2O,导致首次充放电效率
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SiO作为Si基材料的一种,因其具有比Si优异的循环性能,引起了很多研究者的关注。但是它存在两个缺点:一是首次循环过程中与锂反应生成不可逆的Li4SiO4和Li2O,导致首次充放电效率低;二是吸放锂过程中体积膨胀造成电极结构破坏,容量不断衰减。本文把高能球磨法和高温焙烧法结合起来,以SiO、石墨和葡萄糖为原料,制备了氧化亚硅/石墨/无定形碳材料(记作SiO/G/C),探索了其最优组分及最佳制备条件,并对其物化性能和电化学性能进行了研究。研究结果显示,SiO/G/C负极材料的最佳质量比为:SiO∶G∶C=68∶17∶15;制备该负极材料的最佳焙烧条件为:氩气氛围,以10℃/min的升温速率,在700℃下焙烧2 h;焙烧后最佳球磨条件为:在氩气气氛,转速400 rpm,球料比10∶1下,球磨10h。 电化学测试结果显示:(SiO)68G17C15负极材料的首周充放电容量分别为984.7和1255.3 mAh/g,首周库伦效率为78.4%。从第7周以后,充放电效率均保持在98%左右。50周时,容量稳定在691.5 mAh/g。CV结果表明,首周阴极扫描过程中有SEI对应的峰出现。EIS结果表明,无定形碳的添加在一定程度上减小了材料的极化阻抗。 XRD和XPS结果显示,材料中Si的主要存在状态为SiO; TEM和拉曼结果显示,材料中碳的存在状态为石墨和无定形碳两种结构,且SiO分散在了石墨和无定形碳中;SEM照片和粒径分布测试结果显示,材料颗粒比较细,且有部分孔状结构存在,与TEM结果一致。 本文得到的SiO/G/C材料在循环性能和首周库伦效率方面都得到了很大改善,是一种具有潜力的锂离子电池负极材料。
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