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锂离子电池用硅碳复合负极材料的研究文献综述

 2020-05-06 04:05  

文 献 综 述 1、研究背景和意义 天然石墨具有比容量高、充放电曲线平坦及廉价等优点,是一种理想的锂离子电池碳负极材料;但它也存在首次充放电效率低、循环性能差、对电解液选择性高等缺点,特别是天然石墨与电解液的相容性较差,在嵌/脱锂过程中易发生石墨层的剥离而导致循环性能下降,因而限制了纯天然石墨在锂离子电池中的广泛应用,特别是在高容量和高安全储能及电动汽车领域的应用[1]。

而无定形炭负极材料与石墨相比,具有循环性能好、嵌/脱锂时体积变化小、不易析出金属锂以及电池易于达到平衡等优点[2]。

因此,对天然石墨进行碳包覆以及其它表面修饰等以改善其电化学性能,成为锂离子电池碳负极材料的研究热点。

特别是在天然石墨表面包覆一层无定形炭材料,制备出具有核-壳结构的有机炭包覆天然石墨成为新型高安全性碳负极材料的研究方向[3]。

众所周知,丙烯腈基聚合物已被用作制备具有理想表面官能团和石墨结构的碳材料的前驱体,这些材料是通过这些聚合物在高温下碳化而实现的[4]。

近年来,它们在纳米复合材料的表面测量中得到了广泛的应用和研究,特别是锂离子电池的电极材料。

一般来说,具有较高的碳含量的聚丙烯腈 (PAN) 或富含丙烯腈的共聚物,被作为前驱体在高温下钙化形成石墨状碳质层[5],然后涂在电极颗粒上,保护电极活性材料不受电解质电化学反应的影响,防止活性材料在空气中的表面氧化,并提高复合电极的导电性[5-6]。

因此,锂离子电池的大量研究工作都集中在以PAN或富含丙烯腈的共聚物前驱体为原料,开发具有高化学和电化学稳定性的碳质外壳的活性电极材料。

2、有机炭包覆天然石墨的研究现状 (1)徐乐[7]通过酚醛树脂包覆天然微晶石墨和炭化处理制备具有核壳结构的酚醛树脂炭包覆天然石墨负极材料,考察了酚醛树脂包覆量对酚醛树脂炭包覆天然石墨负极材料结构和性能的影响。

结果表明,表面树脂炭的存在使石墨表面更光滑,但不会改变其片层状晶体结构。

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