编号：FTJS08465
篇名：高性能硅铜合金负极材料的制备及性能研究
作者：龚露露 罗国旗 姚俊 尹小龙 陈焕辉 任祥忠
关键词： 复合材料 锂离子电池 Si-Cu材料 N掺杂碳材料 负极材料 电化学性能
机构： 湖北航天化学技术研究所 襄阳三沃航天薄膜材料有限公司 深圳大学化学与环境工程学院
摘要： 为提高锂离子电池硅基负极材料的电化学性能,采用化学还原及机械球磨法制备硅-铜(Si-Cu)不相容合金负极材料,并以苯胺为单体对Si-Cu材料进行原位聚合,经高温煅烧得到氮掺杂碳包覆的Si-Cu合金(Si-Cu/N-C)复合负极材料.利用X-射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)对材料的结构形貌进行表征,通过恒流充放电、循环伏安和电化学交流阻抗等分析测试技术,研究了材料的电化学性能.研究结果表明,当Si∶Cu质量比为1.5∶1,球磨时间为7 h时,首次放电比容量高达1018.6 mAh/g,100次充放电循环后放电比容量为499.2 mAh/g,显示出最佳的电化学性能和稳定性.经过包覆改性后,TEM显示该复合负极材料具有核-壳结构.当加入的苯胺单体为0.45 mL时,复合负极材料的首次放电比容量为1147.7 mAh/g,100次充放电循环后,放电比容量为857.9 mAh/g,与改性前的Si-Cu负极材料相比,容量保持率提高了10.8%.改性后电化学性能的提升归因于复合负极材料独特的核-壳结构,聚苯胺高温碳化后得到的N掺杂碳包覆层不仅提高了复合负极材料的导电性,而且减少了材料间的接触阻抗.此外,氮元素掺杂碳的Si-Cu/N-C复合负极材料表面活性点增加,使得嵌脱锂电位平台降低,同时在循环过程中有利于形成稳定的固体电解质膜.
