硅氧材料的膨胀性能研究和改善

本文利用自行搭建的原位膨胀率测试装置,系统研究了硅氧和石墨-硅氧混合材料的膨胀特点和机理。混合品的膨胀行为受石墨和硅氧两种材料共同影响,通过充放电曲线对比方法,我们计算出了混合品在各荷电态下石墨和硅氧组分的容量贡献比例,发现首圈和第2圈脱锂/去锂化的前期,石墨材料发挥的容量为主,放电到36%SOC时硅氧材料开始去锂化发挥容量,因此混合品放电至该SOC时膨胀率急剧减小;第2圈嵌锂/锂化过程在40%~50%SOC区间,硅氧材料几乎未发挥容量,因此该区间混合品的膨胀率变化较小。硅氧材料循环过程中不可逆膨胀持续增长,可逆膨胀率的降低幅度超过不可逆膨胀的增长,因此其整体膨胀率在循环第3圈后呈现小幅度降低的特点。基于以上研究,我们从表面包覆、预锂量和材料粒径等方面对硅氧材料进行工艺改善,有效降低了材料的不可逆膨胀。