湿法球磨对硅基体表面改性及其电化学性能研究

通过湿法球磨法,以无水乙醇为球磨介质,制备出以非晶硅纳米颗粒为核,硅氧化物(SiO_(x))和硅醇(Si-OH)基团为界面层的纳米复合材料。通过改变球磨条件,优化硅负极的电化学性能,同时探究球磨工艺对硅表面成分的影响。实验结果表明,在球磨过程中,纳米硅颗粒表面会原位形成硅氧化物和硅醇基团。在球磨时间为60 h,球料比为20∶1,球磨转速为300 r/min,以及以无水乙醇为介质的条件下,球磨所得硅颗粒粒径可保持在50~150 nm内,该纳米复合材料在电池中首圈库伦效率高达90.8%,有效提高了活性物质的利用率。在200 mA·g^(-1)的电流密度下进行恒电流充放电,该纳米复合材料首次可提供的比容量高达3200.1 mAh·g^(-1),100次循环后仍然具有1409 mAh·g^(-1),容量保持率为45.3%,这远高于一般球磨法制备的亚微米级硅粉。