sio_2基纳米材料的组装及其电化学性能研究

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4、为硅负极材料的替代物，受到了广泛地关注。然而，SiO2本身电导性差、强的Si-O键和充放电过程中一定程度的体积膨胀阻碍了SiO2作为锂离子电池负极材料的应用。为此，本论文通过纳米化和包覆/掺杂改性来克服SiO2应用为负极材料的缺点，系统地研究了SiO2的电化学充放电机理及其性能，对于加快SiO2负极材料的商业化具有重要的现实意义。其具体研究内容如下：（1）采用经典Stöber法，通过控制实验条件制备了不同粒径大小的单分散SiO2纳米球。研究了不同粒径大小的SiO2纳米球作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明SiO2的

5、纳米化由于其量子特性大大增强了，SiO2的电化学活性，颗粒越小这种纳米材料的量子效应表现越明显。（2）以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为软模板，采用溶胶凝胶法合成了介孔SiO2纳米颗粒，研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果显示介孔SiO2纳米颗粒电极展现了高的比容量和稳定的循环性能，在100mA/g的电流密度下循环90周后比容量仍高达1060mAh/g，表明了由于大的比表面积和缓冲充放电时体积膨胀的能力，介孔SiO2纳米颗粒作为锂离子电池负极材料具有潜在的应用前景。（3）采用一种简单的NiO在线沉积方法合成了

6、以NiO为薄壳的SiO2@NiO核壳结构的纳米复合材料，并探究了其应用为负极材料的电化学机理以及性能。结果表明，在100mA/g的放电电流密度下，SiO2@NiO电极放电比容量在循环60周后仍然保持为585mAh/g，库仑效率几乎为100%，展现了良好的循环稳定性和倍率性能。这主要是由于NiO的不可逆嵌锂过程中产生的金属Ni纳米颗粒激活了SiO2的电化学活性。（4）以TEOS为前驱体在氧化石墨烯（GO）水溶液里在线水解缩合制备了SiO2@GO纳米复合物。研究了SiO2@GO纳米复合物应用为负极材料的电化学性能。结果表明，在

7、100mA/g的电流密度下循环60周后，SiO2@GO纳米复合物的可逆放电比容量高达490.7mAh/g，并且库仑效率几乎达到98%。这可能主要是由于SiO2@GO纳米复合物中GO的导电性和柔韧性既增强了SiO2的导电性又能缓冲脱/嵌锂过程中的体积膨胀。关键词：SiO2；负极材料；锂离子电池；电化学性能IIABSTRACTWitheven-increasingdevelopmentoflithiumionbatterywithhighenergydensityandpowerdensity，thewidelyusedcom

8、merciallygraphiteanodeisrestrictedowingtoitslowspecificcapacityandpoorratecapability．Theoretically，siliconisthedesiredanodematerialforlithiumionbattery．