基于HSP合成纳米硅/碳复合材料锂电池电极的研究

基于HSP合成纳米硅/碳复合材料锂电池电极的研究

锂电池具有比能量大、工作电压高和安全性好等特点，因而其在便携式电子设备及电动汽车上得到广泛应用。随着对电能需求的增长，开发高能密度、快速充放电的锂电池成为了锂电池研究的重点。阳极材料是影响锂电池性能的一个关键组成部分，因而具有重大应用潜力的硅/碳复合材料成为了近些年研究的重点。硅/碳复合材料中通常将硅作为主要活性物质，而将碳作为分散基质，用来限制硅颗粒的体积变化。硅/碳复合材料阳极电极的储锂容量高、导电性能好，但是其充放电循环稳定性差且可逆循环容量保持率低。不同的制备方法以及复合结构对硅/碳复合材料阳极电极的电化学性能影响显著，通过采用先进的制备方法，消除硅/碳复合材料阳极电极存在的问题，有利于硅/碳复合材料的应用。

在进行硅/碳复合材料的制备时，首先将聚氯乙烯溶于适量的四氢呋喃中，形成具有一定粘度的溶液；之后在磁力搅拌下，向溶液中加入适当配比的硅纳米颗粒和石墨纳米颗粒，等待溶剂完全挥发后，形成块状的前驱体；然后将前驱体在惰性气体的保护下进行焙烧得到硅/碳复合材料。其中，制备过程涉及到的加工参数和组分比例依据汉森溶解度参数（HSP）来确定。采用荷兰飞利浦（Philips）公司生产的PhilipsXL20扫描电子显微镜和PhilipsCM12投射电子显微镜对所制备硅/碳复合材料分别进行表面形貌和内部结构特征观察，确定所制备硅/碳复合材料的纳米结构特征。

采用锂电池测试仪对所制备硅/碳复合材料进行电化学性能测试的结果显示，硅/碳复合材料电极的首次充放电容量为1600mAh/g，库伦效率（CE）超过76%，且在经历400次完整的充放电循环之后没有出现性能衰退。

刊名：JournalofIndustrial andEngineering Chemistry（英）

刊期：2017年第52期

作者：YeeHwaSehlleier

编译：王祥