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K_2CO_3添加对提高Si/C负极电化学性能的作用 被引量:1
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作者 杨素慧 高明霞 +1 位作者 潘洪革 刘永锋 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期689-694,789,共7页
本文研究了Si/C锂离子电池负极材料中K_2CO_3的添加对提高电极电化学性能的作用及其作用机理。采用恒流充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)研究了不同K_2CO_3添加量对Si/C负极电化学性能的影响;通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等... 本文研究了Si/C锂离子电池负极材料中K_2CO_3的添加对提高电极电化学性能的作用及其作用机理。采用恒流充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)研究了不同K_2CO_3添加量对Si/C负极电化学性能的影响;通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法分析了K_2CO_3添加对Si/C负极在循环过程中结构和成分变化的影响。研究结果表明,加入K_2CO_3后,由于电极在循环过程中结构稳定性增强以及电极的固体电解质界面(SEI)膜阻抗和电荷转移阻抗减少,使Si/C负极的循环稳定性和倍率性能得到明显提高。 展开更多
关键词 KzcO3 si/c负极 电极结构 电化学性能 锂离子电池
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石榴石型Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)对Si/C负极表面固体电解质中间相的调控机制研究 被引量:2
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作者 苏东良 崔锦 +1 位作者 翟朋博 郭向欣 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期802-808,I0009-I0012,共11页
硅(Si)负极在充放电过程中巨大的体积变化会导致固态电解质中间相(SEI)破裂和硅颗粒粉化,进而造成容量快速衰减。本研究报道了一种利用Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)固体电解质调节Si/C负极表面SEI成分的策略。将LLZTO... 硅(Si)负极在充放电过程中巨大的体积变化会导致固态电解质中间相(SEI)破裂和硅颗粒粉化,进而造成容量快速衰减。本研究报道了一种利用Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)固体电解质调节Si/C负极表面SEI成分的策略。将LLZTO层均匀地涂覆在商用化聚丙烯(PP)隔膜表面,不仅提高了电解液对隔膜的润湿性,均匀化锂离子通量,并且增大了SEI中无机组分的比例,从而增强Si/C负极的界面稳定性。得益于上述优势,使用LLZTO修饰的PP隔膜所组装的锂离子电池表现出更为优异的循环稳定性和倍率性能。Li-Si/C半电池的可逆容量为876 mAh·g^(–1),在0.3C(1C=1.5 A·g^(–1))的倍率下,200次循环的容量保持率为81%;而LFP-Si/C全电池的比容量为125 mAh·g^(–1),在0.3C(1C=170mA·g^(–1))的倍率下循环100次后容量保持率为91.8%。该工作中LLZTO固体电解质调节了Si/C负极表面SEI成分,为开发高性能硅基锂离子电池提供了新思路。 展开更多
关键词 固体电解质中间相 成分调控 石榴石型固体电解质 si/c负极 锂离子电池
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锂离子电池Si/C复合负极材料的合成与性能 被引量:4
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作者 王英 肖志平 +3 位作者 彭果戈 唐仁衡 肖方明 孙泰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第16期13-16,共4页
采用球磨-热解工艺制备了Si/C复合负极材料。研究了球磨时间对Si/C复合负极材料结构和电化学性能的影响,并分析了电极的失效机理。研究结果表明,通过球磨可以将纳米硅颗粒均匀分散于石墨基体材料表面,同时,葡萄糖热解后形成的无定形碳... 采用球磨-热解工艺制备了Si/C复合负极材料。研究了球磨时间对Si/C复合负极材料结构和电化学性能的影响,并分析了电极的失效机理。研究结果表明,通过球磨可以将纳米硅颗粒均匀分散于石墨基体材料表面,同时,葡萄糖热解后形成的无定形碳使两者紧密结合。球磨3h合成的材料具有最优的电化学性能。以100mA/g的电流密度放电,首次放电容量达到1340mAh/g,首次充放电效率为75.6%,循环50次后,容量保持率为34.2%。 展开更多
关键词 锂离子电池 si/c负极材料 球磨-热解工艺 电化学性能
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Si/C复合锂离子电池负极材料的制备及其性能
4
作者 孙亚萍 《炼油与化工》 CAS 2024年第5期52-54,共3页
从电池性能的角度出发,合理设计电池负极材料是必要的,为此提出Si/C复合锂离子电池负极材料的制备及电化学性能分析研究。准备实验材料和仪器后,分别按照Si:石墨为1:9、2:8、3:7和4:6的比例准备混合料,按照料液比1:4加入无水乙醇作为球... 从电池性能的角度出发,合理设计电池负极材料是必要的,为此提出Si/C复合锂离子电池负极材料的制备及电化学性能分析研究。准备实验材料和仪器后,分别按照Si:石墨为1:9、2:8、3:7和4:6的比例准备混合料,按照料液比1:4加入无水乙醇作为球磨介质,在球磨机中进行球磨处理,干燥后得到Si含量分别为10%、20%、30%和40%的复合材料;按照质量比为90:5:2:3的比例活性物质(Si/C复合材料)、导电剂碳黑、分散剂乙二醇和粘结剂PVDF配置浆料,涂抹于锂箔表面,经热压成型机对极片进行压实处理,得到Si/C复合锂离子电池负极。在采用电池测试系统在100 mA/g下对硅含量分别为10%、20%、30%和40%的复合材料电极电化学性质进行测试,得出结论Si/C复合锂离子电池负极材料的放电容量受硅含量影响明显,并且不存在直接的线性相关关系;硅含量也会影响Si/C复合锂离子电池负极材料的库伦效率,过高或高低都会导致库伦效率下降。 展开更多
关键词 球磨处理 压实处理 si/c复合锂离子电池负极 放电容量 库伦效率
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包覆结构Si/C复合负极材料研究进展 被引量:6
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作者 魏剑 秦葱敏 +2 位作者 苏欢 王佳敏 李雪婷 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期97-111,共15页
以包覆结构Si/C复合材料作为负极的锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、自放电效率低、循环寿命长等特点。然而,锂在硅中插入/脱出过程的体积膨胀和固体电解质界面膜(SEI)的不稳定性,阻碍了硅的商业化应用。本文通过对近年来新型包覆结构S... 以包覆结构Si/C复合材料作为负极的锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、自放电效率低、循环寿命长等特点。然而,锂在硅中插入/脱出过程的体积膨胀和固体电解质界面膜(SEI)的不稳定性,阻碍了硅的商业化应用。本文通过对近年来新型包覆结构Si/C复合负极材料的构筑方法、电化学性能、比容量和循环性能进行分析和研究,发现包覆结构Si/C复合负极材料不仅可以缓解硅在锂化过程中的体积膨胀和炭层破裂,而且可以有效提高LIBs循环稳定性。因此,Si/C复合材料有望取代石墨成为高容量LIBs的主要负极材料。 展开更多
关键词 锂离子电池 包覆结构 si/c负极 复合材料
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聚乙烯亚胺/聚丙烯酰胺复合交联型水性粘结剂在锂离子电池Si/C负极中的应用 被引量:6
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作者 邓攀 陈程 张灵志 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1473-1480,共8页
高比容量Si/C负极材料在充/放电循环过程中,由于硅的体积膨胀效应,极易引起电极材料的粉碎和脱落进而导致电池容量衰减和循环寿命缩短,开发新型Si/C负极粘结剂是提高电池循环性能的有效途径之一.通过对支化聚乙烯亚胺(BPEI)与聚丙烯酰胺... 高比容量Si/C负极材料在充/放电循环过程中,由于硅的体积膨胀效应,极易引起电极材料的粉碎和脱落进而导致电池容量衰减和循环寿命缩短,开发新型Si/C负极粘结剂是提高电池循环性能的有效途径之一.通过对支化聚乙烯亚胺(BPEI)与聚丙烯酰胺(PAM)进行原位热交联制备三维互穿网状聚合物水性粘结剂(BPEI-PAM),并用于高比能锂离子电池Si/C负极的电化学性能研究.用TGA、DSC对复合粘结剂进行了热性能表征,利用FTIR进行结构表征.与商用水性粘结剂羧甲基纤维素/丁苯橡胶(CMC/SBR)作比较,研究BPEI-PAM电极的电化学性能.当BPEI与PAM原位热交联反应摩尔比为1∶6时,制备的Si/C极片剥离强度达0.82 N/cm,高于CMC/SBR(0.32 N/cm).提高极片的负载量至3.0 mg/cm^(2)时,200次循环后容量保持率为81.2%,优于CMC/SBR(76.1%).研究结果表明,通过交联制备的BPEI-PAM粘结剂具有更高的粘结性能,能明显提高Si/C电极的电化学性能. 展开更多
关键词 锂离子电池 si/c负极 水性粘结剂
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热解温度对锂离子电池Si/C复合负极材料性能的影响 被引量:1
7
作者 王英 肖志平 +3 位作者 肖方明 彭果戈 唐仁衡 孙泰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第18期9-12,共4页
以酚醛树脂为碳源,采用球磨-热解工艺制备了一系列Si/C复合负极材料,通过XRD、SEM、恒流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,前驱物经不同的热分解温度得到的复合负极材料,其衍射峰基本... 以酚醛树脂为碳源,采用球磨-热解工艺制备了一系列Si/C复合负极材料,通过XRD、SEM、恒流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,前驱物经不同的热分解温度得到的复合负极材料,其衍射峰基本与原料硅和石墨的衍射峰相符。随着热分解温度的升高,硅颗粒的分散性得到改善,并与石墨及无定形碳层交错起来形成微孔结构,直接对复合材料的电化学性能产生较大的影响。当热分解温度为1000℃时,合成的Si/C复合负极材料综合电化学性能较好,首次充放电效率可以达到73.1%,以100mA/g放电,循环100周后容量保持率为89.7%,以200mA/g放电,循环100周后容量保持率仍可以达到87.8%。 展开更多
关键词 锂离子电池 si/c复合负极材料 热解温度 电化学性能
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利用XPS氩离子刻蚀表征锂离子电池Si/C负极材料中含硅的活性物质
8
作者 陈静允 梁朋 +3 位作者 马琳鸽 韩志华 蒋复国 李永龙 《化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期873-877,共5页
以石墨、沥青和纳米硅粉为原料制备了锂离子电池Si/C负极材料,使用SEM/BSE、Raman、XRD、XPS及XPS氩离子刻蚀等方法对其硅活性物质进行了分析。结果表明,XRD和Raman仅判断出负极材料中含有活性物质单质Si;常规XPS结果发现近一半的Si已... 以石墨、沥青和纳米硅粉为原料制备了锂离子电池Si/C负极材料,使用SEM/BSE、Raman、XRD、XPS及XPS氩离子刻蚀等方法对其硅活性物质进行了分析。结果表明,XRD和Raman仅判断出负极材料中含有活性物质单质Si;常规XPS结果发现近一半的Si已被氧化为惰性物质SiO_(2);而使用XPS氩离子刻蚀方法发现负极材料中Si存在5种化学态,包括活性物质单质Si、Si_(2)O、SiO、Si_(2)O_(3)及惰性物质SiO_(2);定量结果表明,复合材料的硅活性物质高于96.56%,且主要结构是低价态硅氧化物,而非单质Si。XPS氩离子刻蚀的分析方法为锂离子电池负极材料中硅活性物质的研究提供了新思路。 展开更多
关键词 锂离子电池 si/c负极材料 氩离子刻蚀 活性物质
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核壳结构Si/C复合负极材料的制备与储锂性能研究 被引量:3
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作者 畅波 李亚娥 +2 位作者 康利涛 梁伟 赵兴国 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期79-82,共4页
以酚醛树脂包覆纳米硅颗粒后通过碳化处理,制备了具有核壳结构的Si/C复合负极材料,并研究了碳化温度和电极中活性物质含量对储锂性能的影响。透射电子显微镜分析结果表明,该复合材料由厚度为5~15nm的无定型碳壳包覆的硅颗粒组成。电化... 以酚醛树脂包覆纳米硅颗粒后通过碳化处理,制备了具有核壳结构的Si/C复合负极材料,并研究了碳化温度和电极中活性物质含量对储锂性能的影响。透射电子显微镜分析结果表明,该复合材料由厚度为5~15nm的无定型碳壳包覆的硅颗粒组成。电化学测试表明,750℃碳化所得复合材料在活性材料∶粘结剂∶乙炔黑=1∶1∶1(质量比)时,初始放电容量为1836mAh/g(首次库仑效率84.8%),循环50次后仍可保持873mAh/g的可逆容量。此外,具有核壳结构的Si/C复合负极比纯硅负极表现出更好的循环稳定性,这可能是因为碳壳的存在缓解了硅的体积膨胀、改善硅的导电性,在一定程度上保证了Li+嵌入和脱出过程的稳定进行。 展开更多
关键词 核壳结构 si/c复合负极材料 锂离子电池
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喷雾压力对Si/C复合负极材料结构和性能的影响 被引量:1
10
作者 吴昊 唐仁衡 +2 位作者 王英 肖方明 周荣锋 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1095-1097,共3页
通过机械球磨和喷雾干燥-热解法制得Si/C复合负极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试等手段,研究了工艺参数喷雾压力对合成材料结构、形貌和性能的影响。结果表明:喷雾压力为0.25 MPa所制得的Si/C复合材料具有较... 通过机械球磨和喷雾干燥-热解法制得Si/C复合负极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试等手段,研究了工艺参数喷雾压力对合成材料结构、形貌和性能的影响。结果表明:喷雾压力为0.25 MPa所制得的Si/C复合材料具有较优的综合电化学性能,当电流密度为100 mA/g时充放电,首次放电比容量可以达到687.0mAh/g,首次充放电效率为78.2%;30周循环后的放电比容量仍有619.8 mAh/g,容量保持率达到90.2%。 展开更多
关键词 锂离子电池 si/c复合负极材料 喷雾干燥热解法 喷雾压力 电化学性能
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Silicon/flake graphite/carbon anode materials prepared with different dispersants by spray-drying method for lithium ion batteries 被引量:3
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作者 赖浚 郭华军 +5 位作者 李向群 王志兴 李新海 张晓萍 黄思林 甘雷 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第5期1413-1420,共8页
Silicon/flake graphite/carbon (Si/FG/C) composites were synthesized with different dispersants via spray drying and subsequent pyrolysis, and effects of dispersants on the characteristics of the composites were inve... Silicon/flake graphite/carbon (Si/FG/C) composites were synthesized with different dispersants via spray drying and subsequent pyrolysis, and effects of dispersants on the characteristics of the composites were investigated. The structure and properties of the composites were determined by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical measurements. The results show that samples have silicon/flake graphite/amorphous carbon composite structure, good spherical appearances, and better electrochemical performance than pure nano-Si and FG/C composites. Compared with the Si/FG/C composite using washing powder as dispersant, the Si/FG/C composite using sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) as dispersant has better electrochemical performance with a reversible capacity of 602.68 mA·h/g, and a capacity retention ratio of 91.58 % after 20 cycles. 展开更多
关键词 lithium ion battery si/c composite spray drying ANODE
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硅碳复合负极材料的制备及电化学性能研究 被引量:2
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作者 吴昊 肖方明 +2 位作者 王英 唐仁衡 周荣锋 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期941-943,共3页
采用机械球磨和喷雾干燥-热解法制备Si/C复合负极材料。通过XRD、SEM和恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明:具有碳包覆结构的Si/C复合材料颗粒形貌近似球形。在100 m A/g的电流密度下充放电,首次放电比容... 采用机械球磨和喷雾干燥-热解法制备Si/C复合负极材料。通过XRD、SEM和恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明:具有碳包覆结构的Si/C复合材料颗粒形貌近似球形。在100 m A/g的电流密度下充放电,首次放电比容量达到648.1 m Ah/g,首次充放电效率为77.2%,循环30周后,可逆比容量为528 m Ah/g。 展开更多
关键词 锂离子电池 si/c负极材料 碳包覆 喷雾干燥 电化学性能
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硅/碳复合负极极片的退火改性 被引量:1
13
作者 苏明如 刘帅 +1 位作者 万华丰 刘云建 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期109-112,共4页
通过机械球磨-高温热解法制备硅/碳复合负极材料,对电极进行改性,研究低温退火处理对极片性能的影响。改性前后,材料的结构没有太大的改变,而电极的稳定性得到增强,硅/碳复合材料的电化学性能得到改善。在0.01~2.00V充放电,当电流为100m... 通过机械球磨-高温热解法制备硅/碳复合负极材料,对电极进行改性,研究低温退火处理对极片性能的影响。改性前后,材料的结构没有太大的改变,而电极的稳定性得到增强,硅/碳复合材料的电化学性能得到改善。在0.01~2.00V充放电,当电流为100mA/g时,改性前后材料的首次充电比容量分别为743.7mAh/g和712.3mAh/g,首次库仑效率分别为59.2%和62.9%,第50次循环的容量保持率分别为76.5%和85.8%;当电流为200mA/g时,改性后的电极首次可逆比容量为673.3mAh/g,高于改性前电极的466.4mAh/g;第100次循环时,改性后的电极可逆比容量为541.6mAh/g,高于改性前电极的438.8mA/g。 展开更多
关键词 锂离子电池 si/c复合负极材料 低温退火处理 电化学性能
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多级结构硅基负极材料的制备及电化学性能
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作者 李平宽 韩娜 《材料科学》 CAS 2021年第3期237-246,共10页
高比容量、最高体积容量、高储量使硅基材料倍受关注。硅低导电性以及在充放电过程中体积效应大、固态电解质界面(SEI)膜不稳定等问题,导致循环性能较差,制约硅基负极材料的高性能应用。本文通过三层同轴静电纺丝技术将ZIF-67、聚甲基... 高比容量、最高体积容量、高储量使硅基材料倍受关注。硅低导电性以及在充放电过程中体积效应大、固态电解质界面(SEI)膜不稳定等问题,导致循环性能较差,制约硅基负极材料的高性能应用。本文通过三层同轴静电纺丝技术将ZIF-67、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、Si制备出多级结构的纳米纤维,以解决硅基负极材料的缺陷问题。由于ZIF-67和PMMA的加入,提高了复合材料的石墨化程度(ID/IG值降至0.96),导电性得以提高。同时也提高了离子扩散速率和电荷转移效率。经过优化,[Si/C]@[ZIF-67/C]负极材料在0.2 A∙g−1的电流密度下,初始放电比容量达到1303.7 mAh∙g−1,且在100次循环后仍具有882.8 mAh∙g−1的可逆容量,比容量保留率达到64%。 展开更多
关键词 锂离子电池 硅基负极材料 三层同轴纺丝技术 [si/c]@[ZIF-67/c]负极材料
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