鉅大LARGE | 點擊量：1512次 | 2018年12月09日
鋰離子電池負極材料硅碳復合材料的制備方法介紹
鋰離子電池(LIB)由于其穩(wěn)定的壽命特性和高效率，已越來越多地用于諸如電動汽車和能量存儲裝置(ESS)之類的大容量存儲裝置以及移動設(shè)備中。
可以采用以下策略來提高LIB的能量密度(Wh=kg)：1)改變電極材料2)改進涂覆技術(shù)3)改進陽極和陰極內(nèi)的材料填充，4)提高陰極的鋰吸收速率。然而，方法2-4通常受限于優(yōu)化內(nèi)部空間和設(shè)計，因此，正在積極地進行合成新電極材料的研究。
鋰離子電池負極材料硅碳復合材料的制備
目前，用于LIBS中陰極的最有代表性的材料是石墨。由于石墨烯層的單軸取向，它表現(xiàn)出高度可逆的充放電行為，因此具有長的循環(huán)壽命。
此外，當石墨完全帶電時，即層間存在鋰離子時，電極電位是0VvsLi=Li+。這表明石墨可以表現(xiàn)出與純Li金屬類似的電位，因此，通過將電池與石墨陰極和氧化物基陽極組裝可以獲得更高的能量。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
然而，考慮到當前對高容量電池的需求，石墨的理論容量低(372mAh=g，837mAh=cm3)是石墨作為陽極材料連續(xù)使用的一個關(guān)鍵障礙。因此，為了開發(fā)高容量、高性能的鋰二次電池，開發(fā)非碳質(zhì)陽極材料是至關(guān)重要的。
在這些非碳質(zhì)材料中，Si是最合適的，因為它具有高的放電容量4200mAh＝g和鋰反應電位0.4V(vsLi＝Li+)。然而，Si遇到了一個關(guān)鍵問題，即在充放電過程中體積變化嚴重，導致可逆性差和容量迅速衰減。
已經(jīng)提出了許多方法來減輕體積膨脹，例如金屬顆粒與鋰反應的納米尺寸、與鋰反應的多相合金的合成、以及活性的＝非活性的金屬配合物和鋰合金＝碳復合材料的合成。11—15）
在本研究中，我們試圖通過合成硅炭黑（Si–CB）復合材料來解決硅中的體積膨脹問題。CB結(jié)構(gòu)是通過初級粒子在不同方向上的聚集而形成的，以形成由于隨機生長而在CB聚集體內(nèi)形成的不同方向和空間的網(wǎng)絡(luò)。16—19）
因此，在體積膨脹的情況下，這些空間將用作緩沖來容納硅。
