郑春满，刘　相，谢　凯，韩　喻

(国防科技大学 航天科学与工程学院, 湖南 长沙　410073)



应用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料机理研究*

郑春满，刘相，谢凯，韩喻

(国防科技大学 航天科学与工程学院, 湖南 长沙410073)

摘要：以二乙烯基苯和聚硅氧烷为原料经先驱体转化法制备Si-O-C材料，利用镁金属在惰性气氛保护下高温还原制备多孔的Si/Si-O-C负极材料。利用X射线衍射、能谱分析、元素分析和场发射扫描电镜分析多孔Si/Si-O-C负极材料的组成、结构、形貌，从而研究利用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料的机理。结果表明，镁金属在还原过程中生成MgO和Mg2SiO4等产物，经HCl洗涤后可形成多孔的Si/Si-O-C负极材料。Si/Si-O-C材料中的单质硅分布于多孔的Si-O-C相中，一定程度上可缓解Si在循环过程中产生的体积效应。利用镁金属还原Si-O-C材料制备多孔Si/Si-O-C材料是一种可行的制备方法。

关键词：Si/Si-O-C负极材料；镁金属；还原；机理

碳素类材料因具有低且平稳的工作电压、良好的循环性能和高安全性等优点而成为目前商业化锂离子电池中最常用的负极材料[1-2]。然而石墨类碳材料的理论比容量仅为372mAh·g-1，因此，为满足锂离子电池高比能量和高比功率的要求，需要探索新型的负极材料[3-5]。

硅材料是已知其他材料中具有最高比容量(4200mAh·g-1)的新型负极材料, 但是在锂离子嵌入后体积膨胀(360%～400%), 结构容易坍塌，从集流体上脱落从而导致较大的不可逆容量[6-7]。针对这一问题，国内外学者开展了大量的研究，如纳米化[8-11]、薄膜化[12-16]、复合化[17-21]等。在上述……