锂离子电池纳米负极材料的研究进展(4)
时间:2025-07-11
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论文资料
其 理 论 容 Li Li量高达 4 200 mAh /g, 在目前研究的各种合金中其理 论容量最高。但由于硅材料在嵌脱锂过程中会产生 体积膨胀和收缩, 从而产生破裂、 粉化失效。通过减 小材料颗 粒 / 晶 粒 尺 寸 , 特 别 是 采 用 纳 米 级 硅 基 材 料, 可以得到很好的循环性能。 碳 Li H 等 [8]用 纳 米 Si、 黑 、 PVDF 按 40∶ 20 ( 质 40∶ 量百分比) 复合制得负极 , 其可逆容量稳定, 第 10 周 的可逆容量仍保持在 1 700 mAh /g, 循环性远远优于 普通硅。虽然纳米硅能抑制脱嵌锂过程中引起的体 积变化, 但纳米硅颗粒容易发生团聚, 团聚后将导致 电池循环性能的下降。Li H 等[9] 采用 X 射线衍射、 拉 曼光谱和电镜扫描等手段, 通过对球状纳米硅、 线形 纳米硅作为锂离子电池负极材料的研究和比较表 明: 常温下锂离子的嵌脱会破坏纳米硅的晶体结构,负极材料的添加剂, 并对其电池负极材料进行了电 化学性能测试。结果表明: 添加 2%wt 的 CNTs, 使负 极材料的首次充电容量提高 29.4 mAh /g, 放电容量 提高了 45.1 mAh /g, 经 20 次循环 , 其充放容量未见 衰减。 这是由于 CNTs 具有较大的比表面积和较高的 储锂能力。 Shu Jie 等[4]用化学蒸镀法制备的碳纳米管包覆 Si 的复合物, 其可逆容量达到 940mAh /g, 首 次循环的库仑效率为 80%, 循环性能比较好。1.2碳材料的纳米掺杂 在一些具有不规则结构和单碳层结构的碳材料Vol.13 No.2133Apr.2008电池工业饶睦敏, 等: 锂离子电池纳米负极材料的研究进展Chinese B attery I ndustry并观察到纳米硅颗粒发生团聚,电池循环性能下降。Whitehead A H [16]等用液晶模板法将锡制成粒子大小在 3~ 由于纳米尺度的活性金属 10nm 的电极膜。 锡能抑制体积变化, 并且锂的插入 / 脱插产生的膨胀 和收缩不会破坏纳米锡的结构 , 因此不仅容量高 , 而 且循环性能好。 Dahn[17] 研究组提出, 如果开始时 Sn 颗粒足够小, 又能选取适当的方法防止其团聚, 以保 持 Sn 颗粒的小体积, 就能在一定程度上提高体系的 循环性能。 何则强等[18]2.2纳米硅复合物Wang 等[10]用高能球磨法制备了纳米 NiSi 合金 ,首次放电容量可达 1 180 mAh /g,20 次循环后容量仍 为 800 mAh /g 以上。嵌锂过程中 Si 与 L
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