锂离子电池负极材料Si@C/SiO_x的制备及其电化学性能

硅理论比容量高,放电平台低,是商业化锂离子电池石墨负极的替代材料之一,但是其充放电循环中体积变化大,容量衰减迅速,制约了其商业化使用。本研究通过一步法制备了具有核壳结构的硅@碳/硅氧化物(Si@C/SiO_x),将其作为锂离子电池负极材料。采用SEM、TEM、XRD、XPS等手段对所制备材料的微观形貌、结构以及组分进行了分析,并对其进行了相关的电化学测试。结果表明,Si@C/SiO_x核壳材料比Si@C核壳材料具备更优良的电化学性能。在200 mA/g电流密度下,循环45次后,Si@C的容量保持率为60.2%;而当C/SiO_x作为Si核外壳时,200 mA/g电流密度下,循环45次后,Si@C/SiO_x比容量值为787.2 mAh/g,容量保持率提高到87.3%。这主要是由于C与SiO_x复合后,外壳的机械强度大于碳壳,能够较好地缓冲Si体积膨胀产生的巨大应力,从而保证结构的完整性,提高了硅基负极材料的商业化应用的可能性。

纳米SiO_x/聚乙烯复合介质强场电导的预电应力效应研究

测量纳米SiOx/低密度聚乙烯(LDPE)复合介质在强场下的电导特性时,发现这种介质具有预电应力效应,即复合e)dtysgye介质经相同极性的较高直流电场(8×107V/m)预压作用2h后,直流电导比预压前的小,并随着纳米SiOx浓度的增加,这种预电应力效应越明显。通过透射电子显微镜(TEM)研究了纳米SiOx与LDPE之间的界面状态及纳米SiOx在LDPE中的分散形态;X射线衍射(XRD)结果表明纳米SiOx影响LDPE的结晶形态;另外运用傅立叶红外光谱(FTIR)研究了纳米SiOx与LDPE分子链间的相互作用。文章最后结合上述微观测试结果解释了纳米SiOx的添加所引起的LDPE强场下的预电应力效应。

硅氧烷用量对SiO_x@C纳米复合材料储锂性能影响

以间苯二酚、甲醛和三乙氧基乙基硅烷为原料,通过共组装、聚合反应和热解合成了SiO_x@C纳米复合材料,重点研究了硅氧烷用量对合成的SiO_x@C复合材料储锂性能的影响。分别用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、元素分析(EA)和扫描电镜(SEM)表征了材料的组成、结构和形貌。用恒流充放电技术测试了材料的储锂性能。结果表明:合成材料的组成和储锂性能与硅氧烷用量密切相关。其中,由64.1%SiO_x和35.9%C组成的SiO_x@C纳米复合材料表现出了最好的储锂特性,经过200个循环后放电比容量仍然高达763 m Ah/g。