低成本硅纳米管/碳复合材料的制备及储锂性能

作者：杨绍斌 赵玲敏 赵明远 董伟

单位：1.辽宁工程技术大学材料科学与工程学院2.辽宁工程技术大学矿业学院

关键词：埃洛石  硅/碳复合材料  硅纳米管  锂离子电池  负极材料

分类号：

出版年,卷(期):页码：2022,50(7):1875-1882

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20210937

摘要：

以天然硅酸盐矿物还原制备硅负极材料，即可以继承天然矿物结构来提高硅材料的电化学性能，又具有低成本的特点。以天然埃洛石铝热还原的产物为原料，沥青为碳源，采用简单的蒸发溶剂的方法制备了硅碳复合材料。结果表明：硅是以直径为30 nm左右的纳米管形式存在，碳层均匀地包覆在硅纳米管上，使得硅碳复合材料的直径增大，碳层厚度约为7 nm，碳以无定形结构存在，碳包覆还导致比表面积下降。电化学测试表明，与硅纳米管相比，当包覆碳含量(质量分数)为15%时电化学性能最好，首次充放电容量分别为1 387.8 mA·h/g和1 615.7 mA·h/g，首次Coulombic效率达到85.9%。不但保持住了硅纳米管的首次充放电效率，循环性能得到大幅度提升，与硅纳米管的循环200次容量保持率38%相比，包覆碳含量为15%的循环200次容量保持率提高了45.8%。包覆碳含量为15%的硅/碳复合材料的500次循环后比容量为1 065.6 mA·h/g。容量保持率为76.8%。

基金项目：

国家自然科学基金(51774175,51874167,21808095)；

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