锂离子电池负极硅基材料

锂离子电池负极硅基材料组员：王国鹏SA12014013曾文聪SA12014014孟钰清SA12014015谢冰星SC12014066目录1第一部分背景介绍2第二部分制备方法3第三部分总结4第四部分参考文献背景介绍锂离子电池负极材料锂离子电池的负极材料主要作为储锂的主体，在充放电过程中实现锂离子的嵌入和脱出。现在一般使用石墨作为负极，容量较低，首次充放电效率低，有机溶剂共嵌入等不足。所以人们开始开发其他高容量的非碳负极材料。硅基材料420037222353600010002000300040005000LiSiCAl理论质量比容量mA·h/g硅作为负极材料的理论比容量高达4200mA·h/g。主要是因为硅锂可形成Li12Si7、Li7Si3、Li22Si4等。但实验表明硅在脱嵌锂过程中有300-400%的体积变化，致使活性材料裂化和粉化，导致活性材料损失，造成循环寿命衰减。此外硅的导电性较差。解决办法改善硅电极材料的方法：（1）Si的纳米化。（2）Si-C复合材料。（3）Si合金和Si非金属化合物及其复合材料。（4）粘结剂和电解液的改进。二、制备方法硅的纳米材料纳米结构纳米管薄膜球壳纳米线硅纳米线纳米线的优点：1.纳米线能容纳大的体积变化。2.纳米线都和集流体接触使得所有纳米线都对电容有贡献。3.纳米线有利于电荷输运。4.不需要添加导电物质，减轻重量。vls激光烧蚀法制备硅纳米线1.激光源2.聚光器3.石英管4.管式炉5.冷却手指6.通气设备机理：设备：DCABA、B：充电前后SEM。C、D：电化学性能。2、硅/碳复合材料优点：1.使得硅颗粒很好的分散开来2.提高电导率3.提高循环能力硅/碳复合材料包覆型嵌入型分散型核壳型硅/碳复合纤维型硅/碳复合多孔型硅/碳复合嵌入型硅/碳复合材料制备过程：水预氧化Si纳米颗粒超声1h氧化石墨烯悬浮液搅拌1h过滤干燥Si/GO膜Ar10%H2700℃,1hSi/石墨烯复合材料(a),(b),(c):TEM.(d):SEM.(e):电化学性能(d)(d)(e)双墙硅纳米管设计思路：SiOx@Si双墙纳米管的合成a-c：纳米线。d-f:纳米管g-i:双墙硅纳米管200次200次2000次ABC总结：从研究现状可看出，近年在硅作为锂离子电池负极材料的研究方面已经取得巨大的进展，硅基材料可望作为第二代锂离子电池的负极材料。仍然存在很多问题。至今还没有商业化的产品。应用方面：参考文献[1]Science279，208-211(1998)[2]Naturenanotechnology3，31-35(2008)[3]Chemicalcommunications46，2025–2027(2010)[4]Naturenanotechnology7，310-315(2012)