基于HSP合成納米硅/碳復合材料鋰電池電極的研究
2017-12-06 21:40:01王祥
汽車文摘 2017年8期
關鍵詞：復合材料
基于HSP合成納米硅/碳復合材料鋰電池電極的研究
鋰電池具有比能量大、工作電壓高和安全性好等特點，因而其在便攜式電子設備及電動汽車上得到廣泛應用。隨著對電能需求的增長，開發高能密度、快速充放電的鋰電池成為了鋰電池研究的重點。陽極材料是影響鋰電池性能的一個關鍵組成部分，因而具有重大應用潛力的硅/碳復合材料成為了近些年研究的重點。硅/碳復合材料中通常將硅作為主要活性物質，而將碳作為分散基質，用來限制硅顆粒的體積變化。硅/碳復合材料陽極電極的儲鋰容量高、導電性能好，但是其充放電循環穩定性差且可逆循環容量保持率低。不同的制備方法以及復合結構對硅/碳復合材料陽極電極的電化學性能影響顯著，通過采用先進的制備方法，消除硅/碳復合材料陽極電極存在的問題，有利于硅/碳復合材料的應用。
在進行硅/碳復合材料的制備時，首先將聚氯乙烯溶于適量的四氫呋喃中，形成具有一定粘度的溶液；之后在磁力攪拌下，向溶液中加入適當配比的硅納米顆粒和石墨納米顆粒，等待溶劑完全揮發后，形成塊狀的前驅體；然后將前驅體在惰性氣體的保護下進行焙燒得到硅/碳復合材料。其中，制備過程涉及到的加工參數和組分比例依據漢森溶解度參數（HSP）來確定。采用荷蘭飛利浦（Philips）公司生產的PhilipsXL20掃描電子顯微鏡和PhilipsCM12投射電子顯微鏡對所制備硅/碳復合材料分別進行表面形貌和內部結構特征觀察，確定所制備硅/碳復合材料的納米結構特征。
采用鋰電池測試儀對所制備硅/碳復合材料進行電化學性能測試的結果顯示，硅/碳復合材料電極的首次充放電容量為1600mAh/g，庫倫效率（CE）超過76%，且在經歷400次完整的充放電循環之后沒有出現性能衰退。
刊名：JournalofIndustrial andEngineering Chemistry（英）
刊期：2017年第52期
作者：YeeHwaSehlleier
編譯：王祥
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