編號：FTJS08465
篇名：高性能硅銅合金負(fù)極材料的制備及性能研究
作者：龔露露 羅國旗 姚俊 尹小龍 陳煥輝 任祥忠
關(guān)鍵詞： 復(fù)合材料 鋰離子電池 Si-Cu材料 N摻雜碳材料 負(fù)極材料 電化學(xué)性能
機(jī)構(gòu)： 湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所 襄陽三沃航天薄膜材料有限公司 深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院
摘要： 為提高鋰離子電池硅基負(fù)極材料的電化學(xué)性能,采用化學(xué)還原及機(jī)械球磨法制備硅-銅(Si-Cu)不相容合金負(fù)極材料,并以苯胺為單體對Si-Cu材料進(jìn)行原位聚合,經(jīng)高溫煅燒得到氮摻雜碳包覆的Si-Cu合金(Si-Cu/N-C)復(fù)合負(fù)極材料.利用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡(transmission electron microscopy,TEM)對材料的結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行表征,通過恒流充放電、循環(huán)伏安和電化學(xué)交流阻抗等分析測試技術(shù),研究了材料的電化學(xué)性能.研究結(jié)果表明,當(dāng)Si∶Cu質(zhì)量比為1.5∶1,球磨時間為7 h時,首次放電比容量高達(dá)1018.6 mAh/g,100次充放電循環(huán)后放電比容量為499.2 mAh/g,顯示出最佳的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性.經(jīng)過包覆改性后,TEM顯示該復(fù)合負(fù)極材料具有核-殼結(jié)構(gòu).當(dāng)加入的苯胺單體為0.45 mL時,復(fù)合負(fù)極材料的首次放電比容量為1147.7 mAh/g,100次充放電循環(huán)后,放電比容量為857.9 mAh/g,與改性前的Si-Cu負(fù)極材料相比,容量保持率提高了10.8%.改性后電化學(xué)性能的提升歸因于復(fù)合負(fù)極材料獨(dú)特的核-殼結(jié)構(gòu),聚苯胺高溫碳化后得到的N摻雜碳包覆層不僅提高了復(fù)合負(fù)極材料的導(dǎo)電性,而且減少了材料間的接觸阻抗.此外,氮元素?fù)诫s碳的Si-Cu/N-C復(fù)合負(fù)極材料表面活性點(diǎn)增加,使得嵌脫鋰電位平臺降低,同時在循環(huán)過程中有利于形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜.
