锂离子电池负极材料PSi@GO的制备及其电化学性能

作     者：李芮 陈煜 丁能文 李之锋 李小成 LI Rui;CHEN Yu;DING Nengwen;LI Zhifeng;LI Xiaocheng

作者机构：江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000 江西理工大学江西省动力电池及材料重点实验室江西赣州341000 

出 版 物：《有色金属科学与工程》 (Nonferrous Metals Science and Engineering)

年 卷 期：2022年第13卷第5期

页      面：16-22页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51862013) 江西省教育厅资助项目(GJJ200810) 

主　　题：锂离子电池 负极材料 多孔硅 氧化石墨烯 冷冻干燥 

摘      要：具有高能量密度的硅材料是锂离子电池负极的优选材料之一。但是,低电导率和在充放电过程中伴随的巨大体积变化而导致循环过程中容量迅速衰减,阻碍了硅材料商业化。本文以商业化的铝硅合金为硅源,通过冷冻干燥方法将氧化石墨烯(GO)包覆在其表面,制备了微米级的多孔硅(PSi)与GO的复合材料PSi@GO。该复合材料核层多孔硅内部丰富的孔隙提供充足的空间以适应硅的体积变化,外层的氧化石墨烯可以加速离子和电子传输,并再次缓冲硅的体积变化,从而可以有效地改善硅负极的循环稳定性和倍率性能。研究结果表明,电流密度为500 mA/g时,PSi@GO-2(PSi与GO质量比为10∶5)复合电极材料循环100次后,比容量仍可达到1275 mAh/g;在电流密度为4 A/g时,该复合材料也可达到980 mAh/g的高比容量。该PSi@GO-2复合材料显示了优异的倍率性能,具有良好的应用前景。