鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2018年12月09日
鋰離子電池負(fù)極材料硅碳復(fù)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(lái)越多地用于諸如電動(dòng)汽車(chē)和能量存儲(chǔ)裝置(ESS)之類(lèi)的大容量存儲(chǔ)裝置以及移動(dòng)設(shè)備中。
可以采用以下策略來(lái)提高LIB的能量密度(Wh=kg):1)改變電極材料2)改進(jìn)涂覆技術(shù)3)改進(jìn)陽(yáng)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(jì),因此,正在積極地進(jìn)行合成新電極材料的研究。
鋰離子電池負(fù)極材料硅碳復(fù)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(zhǎng)的循環(huán)壽命。
此外,當(dāng)石墨完全帶電時(shí),即層間存在鋰離子時(shí),電極電位是0VvsLi=Li+。這表明石墨可以表現(xiàn)出與純Li金屬類(lèi)似的電位,因此,通過(guò)將電池與石墨陰極和氧化物基陽(yáng)極組裝可以獲得更高的能量。
然而,考慮到當(dāng)前對(duì)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(yáng)極材料連續(xù)使用的一個(gè)關(guān)鍵障礙。因此,為了開(kāi)發(fā)高容量、高性能的鋰二次電池,開(kāi)發(fā)非碳質(zhì)陽(yáng)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?yàn)樗哂懈叩姆烹娙萘?200mAh=g和鋰反應(yīng)電位0.4V(vsLi=Li+)。然而,Si遇到了一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,即在充放電過(guò)程中體積變化嚴(yán)重,導(dǎo)致可逆性差和容量迅速衰減。
已經(jīng)提出了許多方法來(lái)減輕體積膨脹,例如金屬顆粒與鋰反應(yīng)的納米尺寸、與鋰反應(yīng)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(fù)合材料的合成。11—15)
在本研究中,我們?cè)噲D通過(guò)合成硅炭黑(Si–CB)復(fù)合材料來(lái)解決硅中的體積膨脹問(wèn)題。CB結(jié)構(gòu)是通過(guò)初級(jí)粒子在不同方向上的聚集而形成的,以形成由于隨機(jī)生長(zhǎng)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(lái)容納硅。