具有石墨碳骨架结构的硅碳负极材料的制备与电化学性能研究

作     者：徐立环 汪佳男 苏畅 XU Lihuan;WANG Jianan;SU Chang

作者机构：沈阳化工大学化学工程学院沈阳110142 

出 版 物：《功能材料》 (Journal of Functional Materials)

年 卷 期：2023年第54卷第12期

页      面：12091-12098页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51573099) 辽宁省科技厅基金项目(LJ2020004,LJ2020005) 

主　　题：硅 锂离子电池 负极材料 水热法 石墨 

摘      要：硅碳材料作为锂离子电池负极材料具有广阔地发展前景。利用水热法和高温碳化法制备了蔗糖碳/硅复合材料(SC/Si),并在此基础上与石墨复合制备出具有石墨导电骨架结构的蔗糖碳/硅-石墨复合材料(SC/Si-Gr),并探究其作为锂离子电池负极材料电化学和电池性能。结果表明,蔗糖碳均匀包覆在纳米硅表面,形成的蔗糖碳/硅复合材料的电化学性能和电池性能随着蔗糖碳含量增加而提高。随着石墨的引入,构建的SC/Si-Gr三元复合材料的电化学性能得到进一步提升。当蔗糖:硅:石墨投料质量比为1∶1∶0.5时,形成的SC/Si-Gr(1∶1∶0.5)复合材料,在电流密度为0.1 A/g条件下,第三圈稳定之后的放电比容量为1005.1 mAh/g;循环100圈之后放电比容量为819 mAh/g,充放电库伦效率保持在98%左右。在1 A/g大电流密度下,平均放电比容量为437.91 mAh/g。这归功于石墨的加入形成有效的导电骨架结构,提高了首次循环库伦效率,加速锂离子的传输速率,使蔗糖碳/硅-石墨复合材料呈现出良好的循环稳定性和充放电倍率性能。