磺化石墨烯包覆氧化亚硅负极研究及应用

采用离心喷雾干燥法在氧化亚硅(SiO_(x))表面包覆磺化石墨烯(SGPE),将包覆后的氧化亚硅负极材料(SGPE-SiO_(x))制作成软包锂离子电池。结果表明,采用包覆了磺化石墨烯的氧化亚硅负极材料制备的软包电池,循环寿命显著提升,循环过程中的阻抗增长率也得到显著抑制,电池的热安全性能也得到显著改善。对循环100次后的负极片进行截面形貌分析可知,磺化石墨烯包覆层可以抑制循环过程中氧化亚硅负极材料表面SEI膜的厚度增长,从未包覆负极的800 nm降低至包覆负极的200 nm。

氧化亚硅负极三维结构水性黏结剂的合成及性能研究

利用乙烯基三乙氧基硅烷在非中性水溶液中自发进行水解和自交联的原理,设计合成了一种具有三维网状结构的水性黏结剂,通过电池测试系统和电化学工作站对黏结剂的电化学性能进行测试,探讨了乙烯基三乙氧基硅烷的添加量对黏结剂结构和电化学性质的影响。结果表明:随着乙烯基三乙氧基硅烷添加量的增加,一方面可以构建更加稳定的三维交联结构,增强体系的结构强度,抑制氧化亚硅(SiO_(x))的体积膨胀;另一方面也会导致其余组分功能基团的减少,降低黏结剂的黏结性能,损害电池的电化学性能。两方面因素共同作用,当乙烯基三乙氧基硅烷的添加量为10%质量分数时,SiO_(x)负极表现出最佳的电化学性能,其初始比容量为1 441.7(mA·h)/g,首圈库伦效率为82.1%。

锂离子电池氧化亚硅负极结构优化和界面改性研究进展

氧化亚硅(SiO)作为锂离子电池负极材料,具有较高的理论比容量(~2043 mAh·g^(−1))以及合适的脱锂电位(<0.5 V),且原料储量丰富、制备成本较低、对环境友好,被认为是下一代高能量密度锂离子电池负极极具潜力的候选材料。然而,SiO在脱/嵌锂过程中存在着较严重的体积效应(~200%),易导致材料颗粒粉化、脱落,严重影响了SiO负极电极的界面稳定性和电化学性能。近年来,人们围绕SiO负极结构优化和界面改性开展了大量工作。本文先从SiO负极材料的结构特点出发,阐述了该材料面临的主要瓶颈问题;继而从SiO的结构优化、SiO/碳复合和SiO/金属复合等三方面,系统总结了迄今已有的SiO负极结构设计和界面调控策略,并分别对其方法特点、电化学性能以及二者间关联规律进行了比较和归纳,最后对SiO负极材料结构和界面改性的未来发展方向进行了展望。