硅石墨烯负极材料最近文献综述.doc

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1、硅石墨烯最近文献综述（2013-至今）MinsuGu,SeungheeKo,SeungminYoo等［1］提出了一，种同轴核壳硅■石墨烯纤维结构，该纤维结构的制备采用双喷嘴设备进行湿纺组装。其屮，核由银包覆的纳米硅颗粒与氧化石墨烯混合液组成，壳是氧化石墨烯分散液，分别由两个喷丝头进入，然后用水合耕将氧化石墨烯还原为石墨烯，从而制备出Si@Ag/TRGO复合材料°具体制备示意图如图1所示：chitosansolution-electrostaticinteractions.in；chitosan2corewashingSi

2、@Ag/GOvacuumfiltrationhydrazine图1同轴Ag修饰Si■石墨烯纤维湿法纺丝过程示意图Si@Ag/CRGO2009Aror900・CSi@Ag/TRGO2WorW.通过该方法制备的Si@Ag/TRG090o复合材料电极无需导电剂，在0.2C倍率下，首次充放电容量分别为1204mAh/g和960mAh/g,首次库仑效率为79.7%,100个循环后的充电容量为766mAh/g,容量保持率为79.8%。JaegyeongKim,ChangilOh,ChangjuChae等［2］采用水性溶胶凝胶法制备出

3、出了Si/C-IWGN（internallywiredwithgraphenenetworks）复合材料。其屮，溶胶凝胶系统由硅纳米颗粒、间苯二酚■甲醛和氧化石墨烯组成。人致步骤为：首先将纳米硅颗粒在水屮超声分散，同时加入氧化石墨烯溶液，接着超声分散均匀,然后加入间苯二酚、甲醛（碳源前驱体）以及碳酸钠（催化剂）进行缩聚反应，最后将得到的复合凝胶在850°C下高温碳化处理即可制备出H标产物。具体制备示意图如图2上半部分所示：•SiNPsCarbonsolsi)Sol-gelpolymerizationGrapheneoxi

4、desAqueousmixtureGelcompositesGraphenesheetii)CarbonizationinAr图2Si/C-IWGNs和涉及的Si/C复合材料制备示意图Si/C-IWGNswithvoidspacesDenseSi/Cparticulates作者发现，Si/C・IWGNs屮少量的石墨烯（l・10wt%）能够有效的提高复合材料的循环稳定性，这主要归功于以下因素：1）石墨烯网络在复合材料屮的形成；2）石墨烯网络能够提供足够的空间来容纳硅的体积膨胀。此外，Si/C-IWGNs显示出比商用石墨高1

5、41%的体积容量。作者最后还制备了Si-Gr（由Si/C4WGN和石墨组成）复合材料，在100mA/g的电流密度下，首次库仑效率为80.0%,容量高达800-900mAh/g,体积容量高于石墨的161%,100个循坏后的容量保持率为89」％。HaiLi,ChunxiangLu,BaopingZhang等⑶通过对纳米硅颗粒、蔗糖和氧化石墨烯混合物进行冷冻干燥后进行热处理，制备出了Si@C/G复合材料，该方法在实现了纳米硅颗粒的碳色覆的同时，也解决了石墨烯基片在复合材料的分散问题，如图3所示：图3Si@C/G制备路线示意图：

6、Si纳米颗粒、蔗糖和GO水溶液的混合物1）冷冻T•燥；2）在氮气氛囤内1000°C下热处理将该复合材料组装成电池后进行测试，在500mAh/g的电流密度卜，首次充放电容量分别为2080mAh/g和1741mAh/g,首次库仑效率为83.7%,100个循环后比容量依然高达1410mAh/g,容量保持率为67%o作者还对该复合材料进行了倍率性能测试，表现出较好的倍率性能和可恢复性能，如图4所示：3000■・6£

7、.c-ency(％)8642086429999988881003000d)2500-2000-1500-1000-500-620406080100CyclenumberCyclenumber图4Si@C/G在500mAh/g下的循环性能测试(c);倍率性能测试(d)ZhenZhenLi,WeiWang,ZhihuLi等［4］发现之前的很多报道均使用大量的粘结剂来提高硅碳复合材料的循环稳定性，但是牺牲了活性物质的容量，作者在不损失活性物质的前提下，尝试了各种导电剂在多孔硅碳复合材料屮建立电桥来提高复合材料的结构稳定性，从而

8、提高循环寿命。结果发现，零维的MCMB桥接电极在循环80个周期后容量保持率为80%,VGCF(气相牛长碳纤维)桥接的电极能200个循环后的容量为800mAh/g,容量保持率为79%,rGO(石墨烯)桥接的电极能保持22()个循环，容量保持率为91%c如图5所示：PorousSi-Ccomposites050!0015