原位合成Si/(SiO+Ag)复合负极材料及其电化学性能

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作者 王帅 唐梦 +3 位作者 蔡振飞 曹瑞 马扬洲 宋广生 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期107-113,共7页

将微米Si和纳米Ag_(2)O进行机械球磨,通过原位固相反应合成了Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)],以沥青为碳源采用高温煅烧法制备了碳包覆Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)-C]。采用XRD、XPS、SEM、TEM对复合材料进行了表征,测试了其电化学性能。结果... 将微米Si和纳米Ag_(2)O进行机械球磨,通过原位固相反应合成了Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)],以沥青为碳源采用高温煅烧法制备了碳包覆Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)-C]。采用XRD、XPS、SEM、TEM对复合材料进行了表征,测试了其电化学性能。结果表明,微米Si和纳米Ag_(2)O在球磨破碎过程中原位形成Si O和Ag颗粒,并附着在基体Si上,两种复合材料都展现出良好的倍率性能,在低电流密度(0.12 A/g)下Si/(SiO+Ag)和Si/(SiO+Ag)-C循环5次后分别表现出1422和1039 mA·h/g的可逆比容量,而在高电流密度(2.40 A/g)下仍能获得672和393 mA·h/g的可逆比容量;当电流密度再次恢复到0.12 A/g时,可逆比容量可恢复到1329和961m A·h/g,Si/(SiO+Ag)-C表现出更好的循环稳定性,经80次循环后可逆比容量仍稳定在943 m A·h/g,其突出的倍率性能归因于微米Si的颗粒细化以及球磨过程中原位反应形成纳米Ag颗粒导电特性,而循环稳定性的提高与原位形成Si O和包覆碳构成的双相缓冲结构有关。 展开更多

关键词 锂离子电池 复合材料 si负极材料 固相反应 机械化学 功能材料

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锂离子电池Si/C复合负极材料的合成与性能 被引量：4

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作者 王英 肖志平 +3 位作者 彭果戈 唐仁衡 肖方明 孙泰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第16期13-16,共4页

采用球磨-热解工艺制备了Si/C复合负极材料。研究了球磨时间对Si/C复合负极材料结构和电化学性能的影响,并分析了电极的失效机理。研究结果表明,通过球磨可以将纳米硅颗粒均匀分散于石墨基体材料表面,同时,葡萄糖热解后形成的无定形碳... 采用球磨-热解工艺制备了Si/C复合负极材料。研究了球磨时间对Si/C复合负极材料结构和电化学性能的影响,并分析了电极的失效机理。研究结果表明,通过球磨可以将纳米硅颗粒均匀分散于石墨基体材料表面,同时,葡萄糖热解后形成的无定形碳使两者紧密结合。球磨3h合成的材料具有最优的电化学性能。以100mA/g的电流密度放电,首次放电容量达到1340mAh/g,首次充放电效率为75.6%,循环50次后,容量保持率为34.2%。 展开更多

关键词 锂离子电池 si/C负极材料 球磨-热解工艺 电化学性能

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热解温度对锂离子电池Si/C复合负极材料性能的影响 被引量：1

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作者 王英 肖志平 +3 位作者 肖方明 彭果戈 唐仁衡 孙泰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第18期9-12,共4页

以酚醛树脂为碳源,采用球磨-热解工艺制备了一系列Si/C复合负极材料,通过XRD、SEM、恒流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,前驱物经不同的热分解温度得到的复合负极材料,其衍射峰基本... 以酚醛树脂为碳源,采用球磨-热解工艺制备了一系列Si/C复合负极材料,通过XRD、SEM、恒流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,前驱物经不同的热分解温度得到的复合负极材料,其衍射峰基本与原料硅和石墨的衍射峰相符。随着热分解温度的升高,硅颗粒的分散性得到改善,并与石墨及无定形碳层交错起来形成微孔结构,直接对复合材料的电化学性能产生较大的影响。当热分解温度为1000℃时,合成的Si/C复合负极材料综合电化学性能较好,首次充放电效率可以达到73.1%,以100mA/g放电,循环100周后容量保持率为89.7%,以200mA/g放电,循环100周后容量保持率仍可以达到87.8%。 展开更多

关键词 锂离子电池 si/C复合负极材料 热解温度 电化学性能

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应用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料机理研究

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作者 郑春满 刘相 +1 位作者 谢凯 韩喻 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期107-111,共5页

以二乙烯基苯和聚硅氧烷为原料经先驱体转化法制备Si-O-C材料,利用镁金属在惰性气氛保护下高温还原制备多孔的Si/Si-O-C负极材料。利用X射线衍射、能谱分析、元素分析和场发射扫描电镜分析多孔Si/Si-O-C负极材料的组成、结构、形貌,从... 以二乙烯基苯和聚硅氧烷为原料经先驱体转化法制备Si-O-C材料,利用镁金属在惰性气氛保护下高温还原制备多孔的Si/Si-O-C负极材料。利用X射线衍射、能谱分析、元素分析和场发射扫描电镜分析多孔Si/Si-O-C负极材料的组成、结构、形貌,从而研究利用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料的机理。结果表明,镁金属在还原过程中生成MgO和Mg_2SiO_4等产物,经HCl洗涤后可形成多孔的Si/Si-O-C负极材料。Si/Si-O-C材料中的单质硅分布于多孔的Si-O-C相中,一定程度上可缓解Si在循环过程中产生的体积效应。利用镁金属还原Si-O-C材料制备多孔Si/Si-O-C材料是一种可行的制备方法。 展开更多

关键词 si/si-O-C负极材料 镁金属 还原 机理

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溶胶凝胶法制备Si/TiO_2复合锂离子电池负极材料的研究进展

5

作者 张瑛洁 赵丽文 +1 位作者 楚华 袁龙飞 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2454-2459,共6页

采用溶胶凝胶法制备Si/TiO_2复合材料具有操作简单、包覆层致密均匀、电化学性能稳定等优点,成为目前最常用Si/TiO_2的制备方法之一。本文综述了Si/TiO_2复合结构对电化学性能的影响,论述了溶胶凝胶制备过程中影响该复合材料电化学性能... 采用溶胶凝胶法制备Si/TiO_2复合材料具有操作简单、包覆层致密均匀、电化学性能稳定等优点,成为目前最常用Si/TiO_2的制备方法之一。本文综述了Si/TiO_2复合结构对电化学性能的影响,论述了溶胶凝胶制备过程中影响该复合材料电化学性能的影响因素。为进一步提高Si/TiO_2复合材料的电化学性能的研究提供了理论依据和建议。 展开更多

关键词 溶胶凝胶法 si/TiO2复合负极材料 复合结构 电化学性能

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核壳结构Si/C复合负极材料的制备与储锂性能研究 被引量：3

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作者 畅波 李亚娥 +2 位作者 康利涛 梁伟 赵兴国 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期79-82,共4页

以酚醛树脂包覆纳米硅颗粒后通过碳化处理,制备了具有核壳结构的Si/C复合负极材料,并研究了碳化温度和电极中活性物质含量对储锂性能的影响。透射电子显微镜分析结果表明,该复合材料由厚度为5~15nm的无定型碳壳包覆的硅颗粒组成。电化... 以酚醛树脂包覆纳米硅颗粒后通过碳化处理,制备了具有核壳结构的Si/C复合负极材料,并研究了碳化温度和电极中活性物质含量对储锂性能的影响。透射电子显微镜分析结果表明,该复合材料由厚度为5~15nm的无定型碳壳包覆的硅颗粒组成。电化学测试表明,750℃碳化所得复合材料在活性材料∶粘结剂∶乙炔黑=1∶1∶1(质量比)时,初始放电容量为1836mAh/g(首次库仑效率84.8%),循环50次后仍可保持873mAh/g的可逆容量。此外,具有核壳结构的Si/C复合负极比纯硅负极表现出更好的循环稳定性,这可能是因为碳壳的存在缓解了硅的体积膨胀、改善硅的导电性,在一定程度上保证了Li+嵌入和脱出过程的稳定进行。 展开更多

关键词 核壳结构 si/C复合负极材料 锂离子电池

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喷雾压力对Si/C复合负极材料结构和性能的影响 被引量：1

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作者 吴昊 唐仁衡 +2 位作者 王英 肖方明 周荣锋 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1095-1097,共3页

通过机械球磨和喷雾干燥-热解法制得Si/C复合负极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试等手段,研究了工艺参数喷雾压力对合成材料结构、形貌和性能的影响。结果表明:喷雾压力为0.25 MPa所制得的Si/C复合材料具有较... 通过机械球磨和喷雾干燥-热解法制得Si/C复合负极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试等手段,研究了工艺参数喷雾压力对合成材料结构、形貌和性能的影响。结果表明:喷雾压力为0.25 MPa所制得的Si/C复合材料具有较优的综合电化学性能,当电流密度为100 mA/g时充放电,首次放电比容量可以达到687.0mAh/g,首次充放电效率为78.2%;30周循环后的放电比容量仍有619.8 mAh/g,容量保持率达到90.2%。 展开更多

关键词 锂离子电池 si/C复合负极材料 喷雾干燥热解法 喷雾压力 电化学性能

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硅碳复合负极材料的制备及电化学性能研究 被引量：2

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作者 吴昊 肖方明 +2 位作者 王英 唐仁衡 周荣锋 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期941-943,共3页

采用机械球磨和喷雾干燥-热解法制备Si/C复合负极材料。通过XRD、SEM和恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明:具有碳包覆结构的Si/C复合材料颗粒形貌近似球形。在100 m A/g的电流密度下充放电,首次放电比容... 采用机械球磨和喷雾干燥-热解法制备Si/C复合负极材料。通过XRD、SEM和恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明:具有碳包覆结构的Si/C复合材料颗粒形貌近似球形。在100 m A/g的电流密度下充放电,首次放电比容量达到648.1 m Ah/g,首次充放电效率为77.2%,循环30周后,可逆比容量为528 m Ah/g。 展开更多

关键词 锂离子电池 si/C负极材料 碳包覆 喷雾干燥 电化学性能

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多级结构硅基负极材料的制备及电化学性能

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作者 李平宽 韩娜 《材料科学》 CAS 2021年第3期237-246,共10页

高比容量、最高体积容量、高储量使硅基材料倍受关注。硅低导电性以及在充放电过程中体积效应大、固态电解质界面(SEI)膜不稳定等问题,导致循环性能较差,制约硅基负极材料的高性能应用。本文通过三层同轴静电纺丝技术将ZIF-67、聚甲基... 高比容量、最高体积容量、高储量使硅基材料倍受关注。硅低导电性以及在充放电过程中体积效应大、固态电解质界面(SEI)膜不稳定等问题,导致循环性能较差,制约硅基负极材料的高性能应用。本文通过三层同轴静电纺丝技术将ZIF-67、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、Si制备出多级结构的纳米纤维,以解决硅基负极材料的缺陷问题。由于ZIF-67和PMMA的加入,提高了复合材料的石墨化程度(ID/IG值降至0.96),导电性得以提高。同时也提高了离子扩散速率和电荷转移效率。经过优化,[Si/C]@[ZIF-67/C]负极材料在0.2 A∙g−1的电流密度下,初始放电比容量达到1303.7 mAh∙g−1,且在100次循环后仍具有882.8 mAh∙g−1的可逆容量,比容量保留率达到64%。 展开更多

关键词 锂离子电池 硅基负极材料 三层同轴纺丝技术 [si/C]@[ZIF-67/C]负极材料

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硅/碳复合负极极片的退火改性 被引量：1

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作者 苏明如 刘帅 +1 位作者 万华丰 刘云建 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期109-112,共4页

通过机械球磨-高温热解法制备硅/碳复合负极材料,对电极进行改性,研究低温退火处理对极片性能的影响。改性前后,材料的结构没有太大的改变,而电极的稳定性得到增强,硅/碳复合材料的电化学性能得到改善。在0.01~2.00V充放电,当电流为100m... 通过机械球磨-高温热解法制备硅/碳复合负极材料,对电极进行改性,研究低温退火处理对极片性能的影响。改性前后,材料的结构没有太大的改变,而电极的稳定性得到增强,硅/碳复合材料的电化学性能得到改善。在0.01~2.00V充放电,当电流为100mA/g时,改性前后材料的首次充电比容量分别为743.7mAh/g和712.3mAh/g,首次库仑效率分别为59.2%和62.9%,第50次循环的容量保持率分别为76.5%和85.8%;当电流为200mA/g时,改性后的电极首次可逆比容量为673.3mAh/g,高于改性前电极的466.4mAh/g;第100次循环时,改性后的电极可逆比容量为541.6mAh/g,高于改性前电极的438.8mA/g。 展开更多

关键词 锂离子电池 si/C复合负极材料 低温退火处理 电化学性能

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利用XPS氩离子刻蚀表征锂离子电池Si/C负极材料中含硅的活性物质

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作者 陈静允 梁朋 +3 位作者 马琳鸽 韩志华 蒋复国 李永龙 《化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期873-877,共5页

以石墨、沥青和纳米硅粉为原料制备了锂离子电池Si/C负极材料,使用SEM/BSE、Raman、XRD、XPS及XPS氩离子刻蚀等方法对其硅活性物质进行了分析。结果表明,XRD和Raman仅判断出负极材料中含有活性物质单质Si;常规XPS结果发现近一半的Si已... 以石墨、沥青和纳米硅粉为原料制备了锂离子电池Si/C负极材料,使用SEM/BSE、Raman、XRD、XPS及XPS氩离子刻蚀等方法对其硅活性物质进行了分析。结果表明,XRD和Raman仅判断出负极材料中含有活性物质单质Si;常规XPS结果发现近一半的Si已被氧化为惰性物质SiO_(2);而使用XPS氩离子刻蚀方法发现负极材料中Si存在5种化学态,包括活性物质单质Si、Si_(2)O、SiO、Si_(2)O_(3)及惰性物质SiO_(2);定量结果表明,复合材料的硅活性物质高于96.56%,且主要结构是低价态硅氧化物,而非单质Si。XPS氩离子刻蚀的分析方法为锂离子电池负极材料中硅活性物质的研究提供了新思路。 展开更多

关键词 锂离子电池 si/C负极材料 氩离子刻蚀 活性物质

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