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题名三维硅碳负极材料的制备及性能
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作者
李培枝
雷盼
张玉书
张康
鄢长灏
王晨
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机构
陕西科技大学化学与化工学院
陕西科技大学功能助剂产业化研究院教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室
中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司油气工艺研究院
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出处
《精细化工》
北大核心
2025年第7期1509-1515,共7页
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基金
陕西省青年科技新星项目(2023KJXX-046)
陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目(2024QCY-KXJ-131)。
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文摘
以纳米硅和人造石墨为活性物质、黏土为黏结剂、导电炭黑为导电剂,经球磨法和高温煅烧法制备了三维硅碳负极材料。采用SEM、Raman光谱、XRD、XPS、TEM对其进行了表征。将其作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、恒电流充放电和倍率测试,考察了硅掺杂量(以人造石墨质量计,下同)对三维硅碳负极材料电化学性能的影响。结果表明,当硅掺杂量为20%时制备的三维硅碳负极材料Si/C-2形成了有序稳定的三维骨架结构,表现出最佳的电化学性能。Si/C-2电极首次充、放电比容量分别为1754.7和1816.5 mA·h/g;在0.1、0.2、0.5和1.0 C倍率下,Si/C-2电极可逆比容量分别为1816.5、1386.5、872.2和566.3 mA·h/g,当倍率恢复到0.1 C时,容量保持率为91.6%;在100 mA/g电流密度下,Si/C-2电极循环100圈后具有1757.5 mA·h/g的可逆比容量,容量保持率为96.8%。黏土在高温煅烧下形成了骨架结构,且热解炭包裹在硅的表面,阻止了纳米硅和电解液的直接接触,有利于固体电解质中间相膜的稳定形成,减少了电解液的消耗,同时三维骨架结构的存在有效缓解了电极在循环过程中的体积膨胀问题,对其电化学性能起到了一定的提升作用。
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关键词
锂离子电池
负极材料
纳米硅
三维结构
电化学性能
功能材料
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Keywords
lithium-ion batteries
anode materials
nano silicon
three-dimensional structure
electrochemical properties
functional materials
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分类号
TM911
[电气工程—电力电子与电力传动]
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