锂离子电池硅_碳复合负极材料研究进展_张纪伟new

《锂离子电池硅_碳复合负极材料研究进展_张纪伟new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、综述锂离子电池硅/碳复合负极材料研究进展张纪伟，张明媚，张丽娟*(北京工业大学环境电化学实验室，北京100124)摘要：具有高容量和优良循环性能的硅-碳复合材料是近年来锂离子电池负极材料领域研究的热点，碳材料的选取及其制备方法对复合材料的形貌和电化学性能具有重要的影响。按照碳材料的分类，综述了近两年硅碳复合材料研究领域的最新进展和研究热点，并重点介绍了材料的制备方法及其优缺点，同时对锂离子电池硅碳负极材料的发展趋势进行了初步展望。关键词:锂离子电池；负极材料；硅/碳复合材料；循环稳定性；倍率性能中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：1002-087X(2013)04-068

2、2-04ResearchprogressofSi/Ccompositesasanodesforlithium-ionbatteriesZHANGJi-wei,ZHANGMing-mei,ZHANGLi-juan*(LaboratoryofEnvironmentalElectrochemistry,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)Abstract:TheresearchonSi/Ccompositeswithhighcapacityandgoodcyclingpropertieshascausedgreatatten

3、tions.Thecarbonmaterialsandthepreparationofthecompositeshavesignificantimpactonthemorphologyandelectrochemicalproperties.TherecentprogressofSi/Ccompositesmaterialsweresummarizedaccordingtotheclassificationofcarbonmaterials.Thesyntheticmethodsofdifferentmaterials,advantagesanddisadvantagesofthe

4、materialsandthemethodswerefocusedon.ThedevelopmenttrendofSi/Ccompositesasanodesforlithium-ionbatterywaspredicted.Keywords:lithium-ionbatteries;anodematerials;Si/Ccomposites;cyclestability;rateperformance锂离子电池由于具有高输出电压，高比容量，高安全性等目前硅-碳复合负极材料中作为基质的碳可分为石墨碳、优点，广泛用于电脑、手机等便携式电子产品中，并逐渐成为无定型碳、中间相碳微球、碳纤

5、维、碳纳米管、石墨烯等。碳基电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)的主导电源。当前商业化质及制备方法的不同都会对复合材料的形貌及电化学性能产锂离子电池的负极材料主要为改性天然石墨和人造石墨，其生重要的影响。本文按碳基质进行分类，综述了近年来硅-碳理论比容量只有372mAh/g，难以满足市场需求。复合材料作为锂离子电池负极材料的研究进展，并对硅碳材硅由于具有较高的理论比容量和较低的嵌锂电位而引起料的发展趋势作了初步展望。广泛关注。Li和Si可形成合金Li4.4Si，理论比容量高达42001硅-碳二元复合mAh/g[1]，但是硅在与锂合金化的过程中会产生很大的体积效1.1硅-传统碳材

6、料应(高达400%)，导致电极结构的崩塌和活性材料的剥落，使电1.1.1硅-石墨复合材料极材料失去电接触，造成容量迅速衰减[2]，加之硅的导电性差，石墨是目前应用最广泛的锂离子电池负极材料，具有良严重阻碍了纯相硅作为锂离子电池负极材料的实用化。好的电压平台且价格低廉，层片状结构可以有效缓冲充放电硅-碳复合负极材料中硅作为活性物质，提供储锂容量；过程中产生的内应力。如何使硅-石墨复合材料电化学性能达碳作为分散基体，缓冲硅颗粒嵌脱锂时的体积变化，保持电极到最优化一直以来都是研究的重点。结构的完整性，并维持电极内部电接触。因此硅-碳复合材料B.Fuchsbichler等[3]采用凝胶状的

7、SiH作为硅的前驱体510综合了两者的优点，表现出高的比容量和较长的循环寿命，有与多孔的天然石墨混合，热处理后得到硅/石墨复合材料。结望代替石墨成为新一代锂离子电池负极材料。果显示硅不仅沉积在石墨的表面，而且也填入石墨的孔内。虽然首次比容量较低，仅为理论比容量的60%，但100次循环收稿日期：2012-09-02基金项目：北京市教委面上项目(KM20081005033)；国家自然科后，比容量保持在840mAh/g，为理论比容量的80%，且库仑效学基金(50974006