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纳米硅/石墨负极材料的炭包覆改性研究*

2021-04-20杨尚泽杨现锋刘其城

功能材料 2021年3期
关键词:复合材料

杨尚泽,梁 江,冯 斌,刘 鹏,杨现锋,刘其城

(长沙理工大学 材料科学与工程学院,长沙 410014)

0 引 言

新能源汽车产量的快速攀升带动了动力锂电池市场持续高速增长。随着消费者对汽车续航里程的期望不断提高,高能量密度成为车用动力电池的必然要求,开发新型高容量电极材料对于推动锂离子动力电池的发展具有重要意义。

硅负极的理论比容量(4 200 mAh·g-1)是传统石墨负极理论比容量的十倍以上(372 mAh·g-1),而且硅作为地球上第二丰富的元素,来源广泛,在高比能动力电池领域应用潜力巨大。然而,硅负极材料的导电性较差(常温下电导率为2.54×10-4S·m-1),而且在充放电循环时发生的锂化和去锂化过程伴随着巨大的体积变化,引起电极的开裂与粉化,一方面导致电极材料之间、电极材料与集流体之间电接触不良;另一方面造成固体电解质界面膜(SEI膜)的反复破裂和形成,持续地消耗电解液,也不利于锂离子在负极材料中的扩散,最终导致电池容量迅速衰减[1]。相关研究主要采用碳材料改性的方法解决硅的体积膨胀和导电性差的问题[2-5]。其中,石墨具有储量丰富、振实密度高、导电和力学性能优良等特点,以其作为支撑硅颗粒的骨架材料,不仅可以改善硅基负极的导电性,还可以抑制硅的体积变化。而且,依托石墨负极成熟的产业体系发展新型的硅/石墨负极材料,是实现硅基负极材料商业化应用的可靠途径。

现阶段,采用物理混合手段制备硅/石墨复合材料……

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