基于水凝胶衍生的硅/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及储锂性能

作     者：安惠芳 姜莉 李峰 吴平 朱晓舒 魏少华 周益明 Huifang An;Li Jiang;Feng Li;Ping Wu;Xiaoshu Zhu;Shaohua Wei;Yiming Zhou

作者机构：南京师范大学化学与材料科学学院江苏省新型动力电池重点实验室江苏省生物医药功能材料协同创新中心南京210023. 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2020年第36卷第7期

页      面：47-53页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：江苏省产学研前瞻性研究项目(BY2013001-01) 国家自然科学基金(51401110) 江苏省重点研发计划(BE2015069)资助 

主　　题：锂离子电池 负极材料 硅碳纳米复合物 水凝胶 石墨烯 碳纳米管 

摘      要：通过氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(Cs)之间的氢键以及静电作用形成GO水凝胶,从而将纳米硅颗粒和碳纳米管(CNT)原位包封于其中,再经冷冻干燥及随后的热处理制得三维硅/碳纳米管/石墨烯(Si-CNT@G)纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)等技术对制得样品的物相、结构和微观形貌等进行了表征。结果表明,所得复合材料在CNT纵横交织的石墨烯网络中,均匀地分布着纳米硅颗粒。当作为锂离子电池的负极材料时,在两种碳介质的协同作用下,有效缓冲硅材料在充放电过程中脱/嵌锂引起的体积变化,缩短了锂离子和电子传输的距离,Si-CNT@G复合材料表现出较好的循环稳定性以及倍率性能。在500 m A·g^-1的充放电电流密度下,经过200圈循环后,其放电比容量仍高达673.7 m Ah·g^-1,容量保持率高达97%;即使将充放电电流密度升至2000 m A·g^-1时,该复合材料仍保持有566.9 m Ah·g^-1的高可逆放电比容量。独特的制备方法和优越的储锂性能,使得Si-CNT@G纳米复合材料成为理想的高性能锂离子电池负极材料的候选.