镁热还原气相法白炭黑制备纳米硅及其电化学性能

以气相法白炭黑(FS)为Si前驱体,通过镁热还原工艺和对获得的NPs-Si进行SiOx和C复合包覆,制备出NPs-Si@SiOx@C纳米复合结构,将其用作锂电池负极进行电化学性能测试。研究结果表明:镁热还原过程分两步进行,即SiO_2与Mg先生成Mg2Si中间相,Mg2Si继续与SiO_2反应生成Si的反应路径;根据此规律镁热还原气相法白炭黑的Si转化率达87.9%。电化学性能测试中NPs-Si@SiOx@C负极在2.0 A·g-1的电流密度下有1 300 mAh·g-1的容量平台,1 000次循环后的放电比容量为964.2mAh·g-1,容量保持率达75%。

有序介孔硅/碳复合结构负极材料的制备与电化学性能研究

以SBA-15(SiO_2)有序介孔模板为前驱体,通过镁热还原和碳包覆修饰路线,制备出二维定向组装的束捆状有序介孔覆碳纳米组织(OMP-Si/C),并细致研究了SBA-15的镁热还原过程,对OMP-Si/C复合结构进行电化学性能测试。经XRD测试分析发现:镁热还原过程中存在Mg_2Si中间相反应路径,基于此提出反应温度-时间(T-t)相转变图;DSC/TG表明,Mg相通过反应-熔化协调联动作用,在低于熔点(648℃)时熔化,且发生液/固反应。从FE-SEM观察到SBA-15柱状单元被装配成类藕根链束捆状Si有序介孔组织,并基于镁液微涡流场卷吸作用机理解释了该二维定向组装过程。所得致密纳米组织能有效抵消充放电过程中Si相的固有体积变化,从而表现出优异的循环稳定性能和倍率性能。