锂离子电池多孔硅/碳复合负极材料的研究

黄燕华¹，韩响²，陈慧鑫³，陈松岩²，杨勇³

1. 集美大学诚毅学院2. 厦门大学物理与机电工程学院3. 厦门大学化学化工学院

摘 要：以商业化多晶硅粉为原料,采用金属银催化剂诱导化学腐蚀的方法制得三维多孔硅材料。通过优化腐蚀条件,得到孔径约为130 nm,比表面为4.85 m2/g的多孔硅材料。将多孔硅和PAN溶液混合球磨并经高温烧结后在多孔硅表面包覆上一层致密的无定形碳膜,从而制得多孔硅/碳复合材料作为锂离子电池的负极材料。3D多孔硅结构可以缓解电化学嵌/脱锂过程中材料的体积效应,无定形碳膜层可有效改善复合材料的导电性能。电化学性能测试表明,该多孔硅/碳复合负极材料电池在0.4 A/g的恒电流下,首次放电容量3345 m Ah/g,首次循环库伦效率85.8%,循环55次后容量仍保持有1645 m Ah/g。并且在4 A/g的倍率下,容量仍维持有1174 m Ah/g。该方法原料成本低廉,可规模化生产。

关键词：化学腐蚀;多孔硅/碳;锂离子电池;