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《哈尔滨工业大学》 2007年
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锂离子电池硅碳复合材料的制备及改性研究

杨湛林  
【摘要】: 本文综述了硅基负极材料的研究现状。针对硅材料不可逆容量损失大,循环性能差的情况选用热解碳包覆的方法制备得到硅基复合材料,并通过采用不同的盐类溶液浸泡的方法对材料进行进一步改性。采用XRD和SEM测试分析材料的结构和形貌,通过充放电测试、循环伏安曲线及电化学阻抗谱技术研究材料的电化学性能。 选用高温热解酚醛树脂和沥青的方法,制备了硅碳均匀分散的包覆型复合材料。酚醛树脂热解碳包覆的复合材料的首次脱锂容量为484 mAh·g-1,首次库仑效率为69.99 %;沥青热解碳包覆的复合材料的首次脱锂容量为728 mAh·g-1,首次库仑效率为76.5 %。两种热解碳包覆后的硅材料的循环稳定性能优于纯硅,而用沥青热解碳包覆的材料性能优于酚醛树脂热解碳包覆的材料。复合材料中加入的石墨使材料的循环稳定性大大改善,40循环后容量保持率由39.64 %上升到66.25 %。 采用无机盐溶液浸泡的方法对高温热解碳包覆的硅基复合材料进行修饰改性,研究了复合材料在不同质量分数的氯化钠溶液、碳酸锂溶液、碳酸钠溶液、氯化钾溶液中浸泡后其性能的影响。对比发现溶液处理后的复合材料具有更高的嵌脱锂容量和较好的循环稳定性,首次库仑效率也明显提高,可达到80 %。通过电化学阻抗谱分析得出选用一定浓度的溶液浸泡后的材料材料生成的SEI膜的阻抗都比较小。用氯化钾溶液对酚醛树脂包覆的硅碳复合材料进行改性后复合材料的首次脱锂容量为575 mAh·g-1, 85次循环后仍然具有456 mAh·g-1的可逆容量,其容量保持率为80 %,表现出非常好的循环稳定性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM912.9

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【参考文献】
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