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锂离子电池硅基负极比容量提升的研究进展

2024-01-21 06:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

Li等[11]以纳米硅(约50 nm)、石墨(约10 µm)、沥青为源材料(Si质量分数12%),制备了硅碳二次粒子结构。由沥青碳包裹纳米硅/石墨二次粒子,直径在15 µm左右,该工艺下制备的负极振实密度达1.0 g/cm3,首效达90.5%,在0.2 A/g电流密度下可逆比容量约为640 mA·h/g,在0.5 A/g电流密度下循环300圈比容量保持率为85%。硅与石墨片牢固结合,并自组装成微球,最后制备的负极中循环多次后能保持结构的稳定;通过硅与碳比例优化,极大提高复合结构的导电性,有利于硅活性的释放;石墨通过沥青与硅紧密连接,该二次粒子比表面积低,有利于首效的提高。Yi等[12]则在SiO和乙炔源材料中进一步增加了氧化石墨烯(GO),通过热处理工艺分别制备了Si-C单碳源结构和G/Si-C双碳源硅碳二次粒子(图5),石墨烯片为二次粒子提供了大面积的导电网络。与Si-C负极相比,G/Si-C负极的硅碳复合二次粒子之间有更多的电接触,表现为在较高的单位负载量下阻抗更小,活性材料利用率提高。GO的加入没有造成电极首效的损失,循环100圈后库仑效率保持在99.57%。乙炔碳包裹硅的二次粒子的结构都是填充碳包裹的结构,引入石墨类碳,可以有效增强二次粒子之间的电接触,降低二次粒子电子阻抗及电极极化,提高负极后续的循环稳定性。但是,石墨类碳本身储锂比容量低,存在较多的缺陷位,其引入也可能会带来复合负极的比容量和首效的损失,因此需要设计合理的比例和结构,平衡电极比容量的大小和循环稳定性。



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