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        硅-碳復合鋰電池負極材料制備方法解析

        文章出處:江蘇鳳谷節能科技有限公司 www.leinshell.com責任編輯:江蘇鳳谷節能科技有限公司 www.leinshell.com人氣:-發表時間:2018-04-19 14:39【

        硅-碳二元復合

        1、硅-石墨復合材料

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        硅-石墨復合材料主要制備方法有溶膠凝膠法和機械球磨法。

        1)溶膠凝膠法是采用Si5H10作為硅的前驅體與多孔的天然石墨混合,熱處理后得到硅-石墨復合材料。

        該方法優點是:制備的復合材料具有良好的循環穩定性。

        2)機械球磨法是將聚(苯乙烯--二乙烯基苯)微球嵌入到硅-石墨復合材料中,通過高能球磨制備硅-石墨復合材料。

        該方法優點是:減小材料體積膨脹,提高電極材料的循環性能。

        2、硅-無定型碳復合材料


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        硅-無定型碳復合材料主要制備方法有熱解法和高能球磨法。

        1)熱解法是通過熱解酚醛樹脂制備硅-碳復合材料。研究表明該復合材料10次循環后可逆比容量為640~1029mA/g。

        該方法優點是:酚醛樹脂與硅之間形成的共價鍵增強了硅碳之間的結合力,可以提高了材料結構穩定性并降低了首次不可逆比容量。

        2)高能球磨法是以一氧化硅和蔗糖為原料,通過高能球磨和后續熱解原位制備出硅-碳復合材料,其中納米硅顆粒(<50nm)均勻地分散于無定型碳基體中。

        3、硅-納米碳復合材料

        硅-納米碳復合材料主要分為硅-碳納米管和硅-石墨烯。

        1)硅-碳納米管復合材料

        硅-碳納米管復合材料的制備方法有化學氣相沉積法、高能球磨法和脈沖激光沉積法。碳納米管是由單層或多層的石墨片卷曲而成的納米管,層與層之間的距離約為0.34nm,較大的層間距更有利于鋰離子的嵌入和脫出。因碳管長度有限,鋰離子脫嵌深度小,路徑相對較短,電極在大電流下充放電極化程度較小。另外其結構穩定、導電性良好,因此碳納米管得到了廣泛的關注。

        化學氣相沉積法是采用C8H10、Fe(C5H5)2作為碳源和催化劑,首先制備出縱向有序的碳納米管陣列,然后以SiH4作為硅源在碳納米管表面沉積納米硅顆粒,得到硅-碳納米管復合材料。

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        該方法優點是循環穩定性好。缺點是產率較低,生產成本高且制備過程難以精確控制,不宜大規模生產。

        2)硅-石墨烯復合材料

        石墨烯具有優越的導電、導熱和機械性能,而且還有高的比表面積,這些因素都有利于電化學性能的提高,因此有望作為基體制備硅碳復合材料。


        硅-碳多元復合材料

        目前,研究者通過硅、碳與各種金屬或金屬氧化物復合提高電極材料的電化學性能,取得了很大的進展。硅-碳多元復合材料主要有Si1.81Co0.6Mn0.6Al0.3復合材料、SixCo0.6B0.6Al0.2復合材料、Si/MgO/C復合材料等。

        硅、碳與各種金屬或金屬氧化物進行復合可以有效地提高材料的可逆容量和循環性能?,F階段的研究只限于簡單機械球磨等方法來制備,在此方面還有很大的研究空間。

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