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高容量锂离子电池核壳型硅/碳复合电极材料的制备与性能

编号:CPJS04050

篇名:高容量锂离子电池核壳型硅/碳复合电极材料的制备与性能

作者:王存国[1] ;潘璇[1] ;张雷[1] ;朱孟康[1] ;李德凯[1] ;刁玲博[1] ;李伟彦[2]

关键词:聚乙烯吡咯烷酮 纳米硅 炭黑 核壳结构电极材料 锂离子电池

机构: [1]青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东省橡塑材料与工程重点实验室,青岛266042; [2]山东招金地质勘查有限公司,烟台265400

摘要: 通过自组装方式采用一步法制备了锂离子电池硅碳复合电极材料。使用X射线衍射仪( XRD)、透射电子显微镜( TEM)和扫描电子显微镜( SEM)等对样品结构进行表征。结果表明,聚乙烯吡咯烷酮( PVP)包覆的纳米硅颗粒(Si@PVP)均匀嵌入到具有三维网络纳米孔结构的导电石墨化炭黑(GCB)骨架中,形成核壳复合型( Si@PVP-GCB)纳米颗粒,既提高了该复合电极材料的导电性能,又改善了材料的机械强度。在纳米级GCB颗粒内部存在的中空石墨环结构和包覆在纳米Si颗粒外面的PVP包覆层都有效缓冲了纳米Si颗粒在充放电过程中较大的体积变化,从而使纳米Si颗粒更加稳定。电化学测试结果表明, Si@PVP-GCB 电极材料在电流密度为50 mA/g时,经过100次循环后其可逆容量仍达到545 mA·h/g时,远高于商品化的石墨微球( GMs)电极材料的容量(理论容量为372 mA·h/g)。

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