海藻酸水凝胶法制备锂离子电池Si/rGO/C负极材料及其电化学性能

• 作者: 孙亚洲 张义永 彭月盈 赵金保 陈丁琼
• 来源期刊: 厦门大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 硅基复合材料 海藻酸水凝胶 还原氧化石墨烯 负极材料 锂离子电池
• 年，卷（期）: 2018,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 463-470
• 页数: 8页
• 分类号: TM911
• 字数: 4055字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6043/j.issn.0438-0479.201711015

摘要

硅材料具有高理论比容量(4 200 mAh/g),是最具希望的下一代锂离子电池负极材料之一,但是硅材料巨大的体积效应(＞ 300％)和较差的导电性严重影响其电化学性能,阻碍其实际应用.为此,采用海藻酸水凝胶充当固定剂和碳源,将硅纳米颗粒和氧化石墨烯进行组装,制备了硅/还原氧化石墨烯/碳(Si/rGO/C)复合材料,采用粉末X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、热重分析(TGA)、比表面积测试、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等表征材料的结构、化学组成及形貌,并对材料进行电化学性能测试.结果表明:rGO在复合材料内部构建了分散良好的导电网络,Si纳米颗粒填充在导电网络中并通过碳层牢固地锁定在rGO片层上.rGO与碳层的复合作用有效缓冲了Si纳米颗粒在充放电时的体积变化,并且显著提高了复合材料的导电性,因此,Si/rGO/C复合材料用作锂离子电池负极时表现出优异的电化学性能:以1.0 A/g电流密度循环100圈,保持约1 000 mAh/g的高可逆比容量以及77.6％的容量保持率.