锂离子电池硅/碳纳米管/石墨烯自支撑负极材料研究
来源期刊：无机材料学报2017年第7期
论文作者：王彪 曹辉 付俊杰
文章页码：705 - 712
关键词：石墨烯;硅;锂离子电池;自支撑;蒸汽处理;
摘 要：通过真空驱动自组装法及蒸汽处理得到结构疏松的硅/碳纳米管/石墨烯自支撑负极材料(Si/CNTs/GP)。纳米硅颗粒(50 nm)为活性物质,均匀分布在石墨烯片层结构中间;石墨烯作为碳基体,通过自组装构筑形成二维导电网络;碳纳米管(CNTs)具有超高导电性和良好的力学强度,它通过吸附作用均匀分布在石墨烯基体上形成导电的支撑网络结构。经过蒸汽处理后,石墨烯层间距明显增大,层与层之间不再是紧密堆叠的结构,而是形成一种疏松、褶皱、内部空隙丰富的片层结构。Si/CNTs/GP负极材料中丰富的内部空穴和贯穿孔洞,提供了材料很高的比表面积,能有效提高电解液对材料的浸润性,极大缩短了离子传输距离。同时这些内部空穴也有效缓冲硅充放电时的体积膨胀,提高了材料的结构稳定性和电化学性能。该负极材料在4 A/g的大电流密度下容量维持在600 mAh/g,表现出良好的大电流循环稳定性能。
王彪2，曹辉1,3，付俊杰4
2. 东华大学材料科学与工程学院3. 上海空间电源研究所4. 中石化海洋石油工程有限公司上海物探分公司
摘 要：通过真空驱动自组装法及蒸汽处理得到结构疏松的硅/碳纳米管/石墨烯自支撑负极材料(Si/CNTs/GP)。纳米硅颗粒(50 nm)为活性物质,均匀分布在石墨烯片层结构中间;石墨烯作为碳基体,通过自组装构筑形成二维导电网络;碳纳米管(CNTs)具有超高导电性和良好的力学强度,它通过吸附作用均匀分布在石墨烯基体上形成导电的支撑网络结构。经过蒸汽处理后,石墨烯层间距明显增大,层与层之间不再是紧密堆叠的结构,而是形成一种疏松、褶皱、内部空隙丰富的片层结构。Si/CNTs/GP负极材料中丰富的内部空穴和贯穿孔洞,提供了材料很高的比表面积,能有效提高电解液对材料的浸润性,极大缩短了离子传输距离。同时这些内部空穴也有效缓冲硅充放电时的体积膨胀,提高了材料的结构稳定性和电化学性能。该负极材料在4 A/g的大电流密度下容量维持在600 mAh/g,表现出良好的大电流循环稳定性能。
关键词：石墨烯;硅;锂离子电池;自支撑;蒸汽处理;
