碳包覆结构的Si锂离子负极材料电化学性能研究卢志威-第29届全国化学与物理电源学术年会.ppt

SiO材料锂离子负极材料的研制 简介 实验方法 实验结果和讨论 结论 简介 1.Si材料的理论容量高达4200mAh g-1，可形成多种组分的Li-Si合金 2. 在锂合金化过程中，存在极大的体积膨胀率，（Li4.4Si，300%） 3. 采用SiO作为Si的前驱体，通过炭包覆，金属修饰等方法，制备Si-SiO2-C负极材料。 实验方法 制备过程 在有机溶液中,直接球磨SiO, 煤沥青和石墨，以及添加剂 干燥后在高温下烧结3h， 粉碎至400目 以70/15/15的比例，混合材料， 乙炔黑，PVDF，制成模拟CR 2430电池进行测试。 实验结果和讨论 Si-SiO2-C 负极材料 通过高温烧结SiO转化为Si-SiO2结构，同时碳材料形成了包覆层，此种结构有利于缓冲Si材料的体积膨胀，和提高导电能力 Ag修饰Si-SiO2-C负极材料 采用易分解的Ag Ac作为Ag的前驱体，与SiO，石墨，煤沥青（SiO/graphite/coal pitch质量为3/1.5/1.5）直接球磨烧结形成 Si-SiO2-C-Ag复合负极材料 。 Si-SiO2-C负极材料 微观结构 SiO/石墨/煤沥青 质量比 3/1.5/1.5 、3/2/1、 3/1/2 ◇ SiO/煤沥青 1/1 Si-SiO2-C电化学循环性能 SiO/石墨/煤沥青 质量比 3/1.5/1.5 Si-SiO2-C电化学充放电曲线 Ag修饰Si-SiO2-C负极材料 .微观结构 adding 10wt% silver acetate ○ Graphite △ Si ■ SiO2 ◇ Ag No trace of Ag-Si or Ag-C compounds are detected SEM 和 EDS mapping 图 (silver acetate, 10wt %) 经EDS分析，此种样品的Ag含量为5.57wt%, 非常接近于理论Ag含量 (6.0wt%). 经电导率仪测试，经Ag修饰的样品电阻率降低40%。 Si-SiO2-C-Ag电化学循环性能 Cyclic performance of the Si-SiO2-graphite-carbon-Ag composites heat treated at 1000 oC at the current density of 100 mA g-1. Charge/discharge curves of heat treated Si-SiO2-C-Ag composite (Sample B, silver acetate, 10wt%) at the current density of 100 mA g-1 循环伏安分析 Cyclic voltagrams of Si-based composites after heat treatment at 1000 oC at the scan rate of 0.1 mV s-1. Cyclic voltagrams of the heat treated 50 wt% graphite-50 wt% coal pitch composite（silver acetate, 10wt%） at the scan rate of 0.1 mV s- 高导电性碳修饰 Cyclic performance of the as-prepared Si-SiO2-graphite-carbon composites at the current density of 100 mA g-1. 结论 微观结构分析证明，制备Si-SiO2-carbon 材料具有碳包覆的核壳结构，此种结构能不仅能够缓冲Si颗粒电化学锂合金化的体积变化, 而且可以提供良好的导电性能。烧结后的复合Si-SiO2-carbon电极材料（SiO/ graphite /coal pitch质量为3/1.5/1.5）具有良好的电化学稳定性，可逆容量超过700mAh g-1。 醋酸银作为Ag的前驱体，修饰Si-SiO2-C复合电极材料，取得了良好的电化学脱嵌锂性能，加入10wt%醋酸银的样品经1000℃热处理后，其可逆电化学嵌锂容量大于800mAh/g。过量的Ag修饰会导致Ag的团聚，反而会降低材料的电化学性能。. 高导电性的碳材料修饰，也可以有效的提高电极材料性能。 ? 电池人才网是致力于电池行业的专业人力资源网站，与行业众多的媒体、机构取得合作，有行业最为广泛的覆盖率和影