碳包覆結(jié)構(gòu)的Si鋰離子負(fù)極材料電化學(xué)性能研究ppt課件

1、1報(bào)告人：報(bào)告人： 盧志威盧志威重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)能源資料組重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)能源資料組中國電子科技集團(tuán)公司第十八研討所中國電子科技集團(tuán)公司第十八研討所碳包覆構(gòu)造的碳包覆構(gòu)造的Si鋰離子負(fù)極資料電化鋰離子負(fù)極資料電化學(xué)性能研討學(xué)性能研討學(xué)術(shù)交流學(xué)術(shù)交流2021年年10月月22日日 SiO SiO資料鋰離子負(fù)極資料的研制資料鋰離子負(fù)極資料的研制簡介簡介實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論結(jié)論結(jié)論簡介簡介1.Si資料的實(shí)際容量高達(dá)4200mAh g-1，可構(gòu)成多種組分的Li-Si合金2. 在鋰合金化過程中，存在極大的體積膨脹率，Li4.4Si，300%3. 采用SiO作為Si的前驅(qū)體，經(jīng)過炭包覆，

2、金屬修飾等方法，制備Si-SiO2-C負(fù)極資料。實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法制備過程在有機(jī)溶液中在有機(jī)溶液中, ,直接球磨直接球磨SiO,SiO,煤瀝青和石墨，以及添加劑煤瀝青和石墨，以及添加劑枯燥后在高溫下燒結(jié)枯燥后在高溫下燒結(jié)3h3h，粉碎至粉碎至400400目目以以70/15/1570/15/15的比例，混合資料，的比例，混合資料，乙炔黑，乙炔黑，PVDFPVDF，制成模擬，制成模擬CRCR24302430電池進(jìn)展測試。電池進(jìn)展測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論 Si-SiO2-C 負(fù)極資料負(fù)極資料 經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)SiO轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為Si-SiO2構(gòu)造，同時(shí)碳資構(gòu)造，同時(shí)碳資料構(gòu)成了包覆層，

3、此種構(gòu)造有利于緩沖料構(gòu)成了包覆層，此種構(gòu)造有利于緩沖Si資料的體積膨脹，資料的體積膨脹，和提高導(dǎo)電才干和提高導(dǎo)電才干 Ag修飾修飾Si-SiO2-C負(fù)極資料負(fù)極資料 采用易分解的采用易分解的Ag Ac作為作為Ag的前驅(qū)體，與的前驅(qū)體，與SiO，石，石墨，煤瀝青墨，煤瀝青SiO/graphite/coal pitch質(zhì)量為質(zhì)量為3/1.5/1.5直直接球磨燒結(jié)構(gòu)成接球磨燒結(jié)構(gòu)成 Si-SiO2-C-Ag復(fù)合負(fù)極資料復(fù)合負(fù)極資料 。 Si-SiO2-C負(fù)極資料負(fù)極資料微觀構(gòu)造微觀構(gòu)造SiO/石墨/煤瀝青 質(zhì)量比 3/1.5/1.5 、3/2/1、 3/1/2 SiO/煤瀝青 1/101020304

4、05060708090100110010020030040050060070080090010001100open: Li-alloyingsolid: Li-de-alloyingSpecific Capacity / mAh g-1Cycle numberSi-SiO2-CSi-SiO2-C電化學(xué)循環(huán)性能電化學(xué)循環(huán)性能020040060080010000.00.51.01.52.02.53.0Potential / V,vs.Li/Li+Specific capacity / mAh g-1 1st cycle 5th cycleSiO/石墨/煤瀝青 質(zhì)量比 3/1.5/1.5Si-SiO

5、2-CSi-SiO2-C電化學(xué)充放電曲線電化學(xué)充放電曲線AgAg修飾修飾Si-SiO2-CSi-SiO2-C負(fù)極資料負(fù)極資料. .微觀構(gòu)造微觀構(gòu)造1020304050607080030006000Intensity290010001100Aadding 10wt% silver acetate Graphite Si SiO2 AgNo trace of Ag-Si or Ag-C compounds are detectedSEM 和和 EDS mapping 圖圖 (silver acetate, 10wt %) 經(jīng)EDS分析，此種樣品的Ag含量為5.57wt%, 非常接近于實(shí)際Ag含量

6、(6.0wt%). 經(jīng)電導(dǎo)率儀測試，經(jīng)Ag修飾的樣品電阻率降低40%。 Si-SiO2-C-Ag電化學(xué)循環(huán)性能電化學(xué)循環(huán)性能Cyclic performance of the Si-SiO2-graphite-carbon-Ag composites heat treated at 1000 C at the current density of 100 mA g-1.Charge/discharge curves of heat treated Si-SiO2-C-Ag composite (Sample B, silver acetate, 10wt%) at the current de

7、nsity of 100 mA g-1循環(huán)伏安分析循環(huán)伏安分析Cyclic voltagrams of Si-based composites after heat treatment at 1000 C at the scan rate of 0.1 mV s-1.Cyclic voltagrams of the heat treated 50 wt% graphite-50 wt% coal pitch compositesilver acetate, 10wt% at the scan rate of 0.1 mV s-高導(dǎo)電性碳修飾高導(dǎo)電性碳修飾 Cyclic performance

8、of the as-prepared Si-SiO2-graphite-carbon composites at the current density of 100 mA g-1. 結(jié)論結(jié)論 微觀構(gòu)造分析證明，制備微觀構(gòu)造分析證明，制備Si-SiO2-carbon 資料具有碳包覆的核殼構(gòu)造，資料具有碳包覆的核殼構(gòu)造，此種構(gòu)造能不僅可以緩沖此種構(gòu)造能不僅可以緩沖Si顆粒電化學(xué)鋰合金化的體積變化顆粒電化學(xué)鋰合金化的體積變化, 而且可以提而且可以提供良好的導(dǎo)電性能。燒結(jié)后的復(fù)合供良好的導(dǎo)電性能。燒結(jié)后的復(fù)合Si-SiO2-carbon電極資料電極資料SiO/ graphite /coal pitch質(zhì)量為質(zhì)量為3/1.5/1.5具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，可逆容具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，可逆容量超越量超越700mAh g-1。 醋酸銀作為醋酸銀作為Ag的前驅(qū)體，修飾的前驅(qū)體，修飾Si-SiO2-C復(fù)合電極資料，獲得了良好的復(fù)合電極資料，獲得了良好的電化學(xué)脫嵌鋰性能，參與電化學(xué)脫嵌鋰性能，參與10wt%醋酸銀的樣品經(jīng)醋酸銀的樣品經(jīng)1000熱處置后，其可熱處置后，其可逆電化學(xué)