多孔硅基复合材料和石墨烯/硅复合材料的制备及其在锂电池中的应用
近年来,随着便携式电子产品的普及和电动汽车的快速发展,高能量密度和大倍率性能的锂离子二次电池的研究引起了人们的广泛关注。硅作为典型的合金型负极材料,在已知的锂离子电池负极中具有最高的理论比容量(4200 mAh·g-1),被认为是下一代理想的负极候选材料。
但是由于硅充锂时较大的体积膨胀效应和较低的导电率,导致充放电循环稳定性和倍率性能较差,因此限制了硅基负极锂离子电池的商业化应用。为了解决以上问题,硅的多孔化和石墨烯包覆是两种可行的技术途径。
前者可以为硅的体积膨胀提供充足的内缓冲空间,从而显著提高循环稳定性。后者依赖于石墨烯优异的导电性,可以显著提高材料的倍率性能,其网状结构也可以承载硅的膨胀,抑制粉化脱落。
本论文在系统调研国内外多孔硅粉制备和石墨烯包覆生长的研究进展基础上,围绕制备方法的简便易行和成本的降低,制备工艺的优化和电池电化学性能的提升,采用铜银双原子金属辅助化学腐蚀法(Metal-assisted chemical etching,MACE)、化学气相沉积法(Chemical Vapor Depositi ...