锂离子电池硅基负极材料的制备与改性研究

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1、万方数据中图分类号UDC硕士学位论文学校代码坦堡三密级坌五锂离子电池硅基负极材料的制备与改性研究SynthesisandModificationofsilicon—basedcompositeasanodematerialsforlithiumionbatteries作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期—生型魏来化学工程新能源材料化学化工学院刘开宇教授答辩委员会主席!域整中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明fIIIIIIIIIII／11III11IIIIiiIIIIIIIII

2、IfY2684648本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：趣盘日期：兰』±年』月卫日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国

3、家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：趣塞日期：垄!±年互月羔目导师签名日期：盟年±月生日万方数据中南大学硕士学位论文摘要锂离子电池硅基负极材料的制备与改性研究摘要：硅基材料具有非常高的理论容量及相对较低的脱嵌锂电位平台，被认为是最具潜力的高能量高性能的锂离子电池负极材料之一。本文就锂离子电池硅基负极材料的研究进展进行了详细综述，初步

4、研究了硅单质的电化学性能。采用两种不同的方法分别制备了硅／石墨／碳复合材料和硅一石墨烯复合材料，并且分别研究了其结构形貌和电化学性能。初步考察了鳞片石墨及纳米硅的电化学性能，在50mAg。下，纳米硅首次充放电容量高达1800．2mAhg。1和3483．6mAhg～，20次之后的容量保持率为15．2％。鳞片石墨的首次充电容量为为345．8mAhg～，首次放电容量为434．9mAhg～，循环性能稳定且维持在370mAh《1左右直至20次循环结束。以葡萄糖、纳米硅和鳞片石墨为原料，采用液相固化以及高温热解结合的方法法制备硅／

5、石墨／碳复合材料(Si／G／C复合材料)，考察了不同硅与鳞片石墨相对质量比对Si／G／C复合材料的结构及性能的影响。当纳米硅与鳞片石墨的质量之比为3：7时，Si30FG70复合材料的综合电化学性能最佳，首次充电比容量和放电比容量分别为733．6mAhg。1和1048．3mAhg～，首次库伦效率为69．9％，20次之后的容量保持率为80．1％。以纳米硅和氧化石墨烯为原料，通过一种自组装的手段和水热还原的方法制备了硅一石墨烯复合材料。考察了不同氧化石墨烯水溶液浓度对材料电化学性能的影响，当石墨烯水溶液浓度为2mg／mL时，

6、得到的Si．G一2复合材料循环性能最佳，首次充放电比容量分别为1123．3mAhg_和2259．4mAhg～．首次库伦效率为49．7％，50次之后的可逆比容量为871．1mAhg～，容量保持率为77．5％。关键词：锂离子电池；硅基复合材料；鳞片石墨；自组装；石墨烯分类号：28万方数据中南大学硕士学位论文ABSTRA(了SynthesisandModificationofsilicon—basedcompositeasanodematerialsforlithiumionbatteriesAbstract：Silicon

7、—basedmaterialiSregardedasoneofthemostpromisinganodematerialsforhighenergydensityLi．ionbatteriesbecauseofitsextremelyhi曲theoreticalspecificcapacityandrelativelylowpotentialforinsertion／extractionofLi十．TheresearchprocessofsiliconbasedmaterialsforLi-ionbatteriesha

8、dbeensummarizedandtheelectrochemicalperformanceofSianodewerealsoinvestigated．InordertoimprovetheelectrochemicalperformanceofSi，twotypesofsilicon-basedmaterialsweresuc