锂离子电池硅碳负极材料制备及研究

硅基负极材料生产流程硅基负极材料是一种在锂离子电池中作为负极材料使用的关键材料。

它具有高容量、长循环寿命和良好的电导率等优点，已经成为新一代锂离子电池研究领域的热点之一。

下面将介绍硅基负极材料的生产流程。

硅基负极材料的生产流程可以分为四个主要步骤：硅材料的制备、硅材料的表面改性、制备成负极材料和性能调控。

第一步是硅材料的制备。

传统的硅材料制备方法主要有机热法、湿法和机械合成法。

机热法是将硅源和还原剂在高温条件下反应得到纳米硅材料，湿法是将硅源溶解在溶剂中，通过沉淀和干燥得到硅材料，机械合成法是通过机械力对硅源进行研磨和球磨得到硅材料。

这些方法能够制备出不同形态和尺寸的硅材料，如颗粒、纳米粉末和纳米线等。

第二步是硅材料的表面改性。

由于硅材料的表面活性很强，容易与电解液中的气体和电解质发生反应，导致硅材料的容量衰减和循环稳定性下降。

因此，需要对硅材料的表面进行改性，提高其与电解液的相容性。

常用的表面改性方法包括有机硅修饰、导电聚合物包覆和纳米碳涂层等。

这些方法可以形成稳定的界面层，保护硅材料免受电解液的侵蚀。

第三步是制备成负极材料。

在这一步骤中，需要将硅材料与导电剂和粘结剂混合，并进行烘干和压片等加工工艺。

导电剂的添加可以提高硅材料的电导率，粘结剂的添加可以增加硅材料与电极集流体的粘附性。

一般常用的导电剂有碳黑和导电聚合物，常用的粘结剂有聚丙烯腈和聚乙烯酮等。

通过合理的配比和加工工艺可以得到具有良好电化学性能的硅基负极材料。

第四步是性能调控。

硅基负极材料在电化学性能方面存在容量衰减、体积膨胀和电池内阻增加等问题。

为了解决这些问题，需要对材料进行性能调控。

常用的方法包括粒度调控、形态设计和合成复合材料等。

粒度调控可以控制硅材料的颗粒尺寸，减缓体积膨胀速率；形态设计可以改变硅材料的形态结构，提高电子传输速率；合成复合材料可以将硅材料与其他材料进行复合，提高其稳定性和循环寿命。

总结起来，硅基负极材料的生产流程包括硅材料的制备、表面改性、制备成负极材料和性能调控等步骤。

高比能量锂离子电池硅基负极材料研究进展谭毅;王凯【摘要】硅的理论嵌锂比容量是石墨材料比容量的十倍以上,脱锂电位低,资源丰富,倍率特性较好,故高比能量的硅基材料成为了电动汽车?可再生能源储能系统等领域的研究热点?但由于其在脱嵌锂过程中巨大的体积膨胀效应会导致硅电极材料粉化和结构崩塌,并且在电解液中硅表面重复形成的固相电解质层(SEI)使极化增大?库伦效率降低,最终导致电化学性能的恶化?为了解决上述问题,加快实现硅基电极的商业化应用,本文系统总结了通过硅基材料的选择和结构设计来解决充放电过程中体积效应的工作,并深入分析和讨论了具有代表性的硅基复合材料的制备方法?电化学性能和相应机理,重点介绍了硅碳复合材料和SiOx(0<x≤2)基复合材料?最后对硅基负极材料存在的问题进行了分析,并展望了其研究前景.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2019(034)004【总页数】9页(P349-357)【关键词】硅基材料;负极材料;锂离子电池;综述【作者】谭毅;王凯【作者单位】大连理工大学材料科学与工程学院, 大连 116024;大连理工大学辽宁省太阳能光伏系统重点实验室, 大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院, 大连 116024;大连理工大学辽宁省太阳能光伏系统重点实验室, 大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池由于脱锂电位低,资源丰富,绿色环保,比能量较高、无记忆效应和工作电压高等优势,在手机、笔记本电脑及数码相机等电子产品领域得到了广泛应用。

高比能量的锂离子电池从电子终端设备走向电动汽车和储能技术领域势在必行[1-2]。

常见的锂离子电池负极材料有软碳、硬碳、中间相碳微球(MCMB)、人造石墨、天然石墨、钛酸锂(LTO)和硅基材料等。

目前,锂离子电池商用负极材料石墨的比容量已接近理论值(372 mAh/g),很难再有质的提升,LTO虽然循环安全性较好,但是比容量太低(176 mAh/g),难以满足未来高比能量电池的发展需求。

锂离子电池硅碳复合负极材料研究进展曹志颖;孙红亮;杨亚洲;孙俊才【摘要】Si/C composites which have high capacity and low discharge potential have been investigated as possible substitute for the commercial graphite or carbon anode.Recent years,Si/C composites materials as anodes for lithium-ion batteries were focused by manyresearchers.Different methods and materials have significant impact on the properties of Si/C composites.The recent progress of Si/C composites materials was summarized according to the classification of carbon materials.Furthermore,this paper discussed the rasearch trend of Si/C composites as anodes for lithium-ion batteries.%硅碳负极材料具有最高的储锂容量和较低的电压平台,有望成为替代商业化石墨或碳负极的材料.关于硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的研究是近年来该领域的研究热点.不同的实验方法和原料都会对复合材料的性能产生重要的影响.按碳材料的分类综述了近几年关于硅碳复合材料的研究进展,并重点介绍了材料的制备方法及其优缺点.此外,还初步讨论了硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的研究趋势.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)005【总页数】3页(P722-724)【关键词】锂离子电池;负极材料;硅碳复合材料;缓冲基体【作者】曹志颖;孙红亮;杨亚洲;孙俊才【作者单位】大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院,辽宁大连116026;大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院,辽宁大连116026;大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院,辽宁大连116026;大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院,辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】TM912.9随着环境问题的日益严重、化石能源的衰竭及各种便携电子产品和电动汽车的广泛应用和迅速发展，对化学能源的需求及性能要求也在不断提高。

硅碳负极工艺流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硅碳负极是电池制造过程中的重要组成部分，其工艺流程对电池性能具有至关重要的影响。

本文旨在深入探讨硅碳负极的工艺流程，从而更好地了解其制备过程及技术要点。

首先，我们将介绍硅碳负极的基本概念和应用领域，然后详细描述其制备过程中的关键步骤和注意事项。

通过对硅碳负极工艺流程的深入分析，我们可以更好地理解电池制造的技术核心，为未来电池研究和开发提供重要参考。

1.2文章结构1.2 文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，将介绍硅碳负极的概念和相关背景知识，明确文章的目的和意义。

在正文部分，将详细介绍硅碳负极的工艺流程要点，包括工艺流程的具体步骤、注意事项和关键点。

最后，在结论部分对文章内容进行总结，展望硅碳负极在未来的发展前景，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

整个文章结构清晰明了，逻辑性强，读者可以通过阅读全文全面了解硅碳负极的工艺流程和重要要点。

1.3 目的本文的目的是探讨硅碳负极工艺流程，深入分析其制备过程、原理和关键技术要点。

通过对硅碳负极的工艺流程进行详细研究和总结，旨在帮助读者更深入地了解硅碳负极的制备过程，为相关领域的研究和生产提供参考和借鉴。

通过本文的阐述，读者可以系统地了解硅碳负极的关键工艺流程，为其在电池、储能等领域的应用提供技术支持和指导。

希望本文能够为相关研究人员提供一定的帮助和启发，推动硅碳负极领域的发展与进步。

2.正文2.1 工艺流程要点1硅碳负极作为新型的锂离子电池负极材料，在电池领域具有重要的应用前景。

其制备工艺流程主要包括原料准备、材料混合、成型、焙烧等关键步骤。

首先，原料的准备是制备硅碳负极的第一步。

常见的原料包括硅粉、石墨粉、聚合物粘合剂等。

这些原料需要经过严格筛选和配比，保证了最终制备出的硅碳负极具有良好的电化学性能和稳定性。

其次，材料混合是将各种原料进行混合的过程。

混合的均匀度直接影响着最终产品的性能。

硅碳负极材料锂电池
硅碳负极材料是一种新型的锂电池材料，它由硅和碳两种元素组成。

硅的比容量比碳更大，因此它可以存储更多的锂离子，而碳可以提高电极的导电性。

硅碳负极材料可以增加锂离子电池的能量密度，从而提高锂电池的容量和性能。

此外，它的制备成本相对较低，生产工艺也比较简单。

然而，硅碳负极材料也存在一些问题，例如硅在充放电过程中会发生体积膨胀和收缩，容易导致电极结构的破坏，影响电池的循环寿命。

因此，目前研究人员正在努力开发更加稳定和可靠的硅碳负极材料，以进一步提高锂电池的性能和循环寿命。

TheSocialAngle 社会广角Cutting Edge Education 教育前沿 31硅基锂离子电池负极材料的研究进展文/张梓涵摘要：硅基材料理论比容量高达4200mAh/g，是锂离子电池负极材料中理论比容量最高的研究体系。

又因其具有低嵌锂电位、高能量密度，硅基材料成为了近些年来被广泛研究的对象，有望替代碳负极材料成为新一代锂离子电池负极材料的选择之一。

但同时在电化学循环过程中，锂离子的嵌入和脱出会使材料体积发生巨大的体积膨胀（300%以上），使材料逐渐粉化，导致电极活性物质与集流体失去接触，并且伴随着结构的破坏，暴露出的硅表面不断形成新的SEI膜，加剧了硅的容量衰减，因而导致电池循环性能的恶化。

本文介绍了硅作为锂离子电池负极材料的相关储能以及失效机理，重点综述了近几年来针对硅基负极材料出现的问题所进行的改性研究，涵盖硅复合材料的制备、性能与不同维度的结构设计等等，并对硅基负极材料在未来领域的应用做出了展望。

关键词：硅基负极材料；锂离子电池1 硅基负极材料工作原理及挑战在现今各种储能电池技术中，锂离子电池具有能量密度高、工作电压高（3.6v 左右）、使用寿命长、无记忆效应、快速可逆充放电、高库伦效率、环境友好（无铅、浓硫酸以及重金属污染物）、政府政策支持等优势，这使其在众多储能系统中脱颖而出，并已在小型电子产品如手机,笔记本电脑及数码相机等中得到广泛应用。

随着科技的进步和需求的增长, 锂离子电池从电子终端设备走向电动汽车和储能技术领域已经成为必然。

这就意味着电子设备对能量密度的需求随之提高，所以提高锂离子电池的能量密度自然成为了重中之重。

锂离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜、集流体和封装材料等组成。

负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，对电池使用性能起到关键作用，近些年来被广泛研究。

现今主流的锂离子电池负极材料主要为石墨负极材料，其比容量为372mAh/g，远不能满足市场对下一代高能量密度锂离子电池的续航能力要求。

关于锂离子电池负极材料的研究分析摘要：锂离子电池是绿色环保的可充电电池系统之一，具有电压高，循环寿命长，毒性低和安全性高的优点。

负极材料是锂离子电池的重要组成部分，传统商业石墨具有价格低廉和导电性好的优点，是最广泛的工业负极材料。

然而，石墨的放电容量较低，这限制了其在高能量密度电池中的应用。

能够提供高放电容量的新型负极材料的开发已成为突破锂离子电池广泛应用限制的关键。

关键词：锂离子电池；负极材料；研究引言：锂离子电池的比容量主要取决于正负极材料。

正极材料已经达到其各自理论比容量极限的情况下，锂离子电池比容量的提升只能依靠负极材料的发展。

在新型碳材料中，石墨烯自诞生以来就受到了研究人员的青睐。

锂离子可以储存在石墨烯片的两侧。

基于双电层吸附结构，石墨烯的理论比容量非常高，相当于传统石墨负极的2倍。

一锂离子电池负极材料的基本特点锂电子电池负极材料对锂离子电池性能的提升有着十分重要的作用，锂电子负极材料在使用的过程中要具备以下几个条件：第一，锂离子负极材料要为层状结构或者隧道结构，这样结构能够使得锂离子脱嵌，并在锂离子出现脱出、嵌入时不会出现明显的结构变化，从而使得锂离子电池电极具备良好的充放电能量，提高电池的使用寿命。

第二，锂离子要能够尽可能多的完成嵌入和脱出，从而使得电子具有较高的可逆性。

同时，在锂离子脱嵌的过程中电池本身要能够实现平稳的充电和放电。

第三，第一次不可逆电池的放电量比较小。

第四，锂离子电池负极材料要具备较强的安全性能。

第五，锂离子电池材料和电解质溶剂的相容性比较好。

第六，锂离子电池负极材料资源获取丰富、多样，价格低廉。

二锂离子电池负极材料的基本类型（1）碳材料①石墨。

碳材料按照结构可以划分为石墨和无定形碳元素。

石墨是锂离子电池常用的碳负极材料，具备良好的导电性和结晶度，且石墨本身还具备完整的层状晶体结构，十分适合锂离子的嵌入和脱出。

在工业领域会选择多鳞片的石墨来作为碳负极原材料。

②无定形碳。

group 14 硅碳负极纳米
硅碳合金是一种有潜力的负极材料，尤其在锂离子电池中具有重要应用价值。

它是由硅和碳两种元素组成的材料，其中硅能够提供高容量，而碳可以增强材料的导电性和结构稳定性。

纳米尺寸的硅碳复合材料具有许多优势。

首先，纳米材料具有较大的比表面积，这意味着更多的活性位点可用于嵌入/脱嵌锂离子，从而提高材料的容量。

此外，纳米材料还可以缓解硅材料容量膨胀引起的体积变化问题，减少结构破坏和容量衰减。

此外，纳米材料具有更短的离子和电子传输路径，从而提高了材料的反应速率和循环性能。

然而，纳米硅碳负极在实际应用中仍面临一些挑战。

首先，纳米材料的制备方法需要精确控制材料的形貌、尺寸和分布，以确保其性能的一致性和可重复性。

其次，硅材料的体积膨胀和收缩在充放电过程中可能导致材料的结构破坏和电极失稳，因此需要进行有效的结构设计和纳米尺度的界面工程来解决这个问题。

另外，纳米硅碳负极对于锂离子电池的安全性也是一个考虑因素，需要进一步研究和改进。

尽管存在一些挑战，但纳米硅碳负极仍然是锂离子电池领域一个备受关注的研究方向。

通过不断的研究和创新，在制备方法、结构设计和界面工程方面的进展，有望进一步提高纳米硅碳负极的性能和应用价
值。

锂离子电池硅碳复合负极材料的研究王英;孙文;唐仁衡;肖方明;黄玲【摘要】以商品化纳米硅粉和沥青为原料,采用喷雾干燥热解法制得Si@C复合物.将Si@C复合物和人造石墨混合,制得Si@C/G硅碳复合材料作为锂离子电池的负极材料.借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等方法,对Si@C复合物和Si@C/G复合材料的结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,当硅碳复合材料中Si@C复合物和石墨的质量比为15∶85时,在100 mA/g的恒电流下,首次放电比容量为695.4 mAh/g,首次库仑效率为86.1％,循环80周后容量仍有596.6mAh/g.【期刊名称】《材料研究与应用》【年(卷),期】2018(012)003【总页数】6页(P161-166)【关键词】锂离子电池;硅碳复合负极材料;纳米硅;人造石墨;碳包覆【作者】王英;孙文;唐仁衡;肖方明;黄玲【作者单位】广东省稀有金属研究所,广东省稀土开发及应用重点实验室,广东广州510650;广东省稀有金属研究所,广东省稀土开发及应用重点实验室,广东广州510650;华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州510641;广东省稀有金属研究所,广东省稀土开发及应用重点实验室,广东广州510650;广东省稀有金属研究所,广东省稀土开发及应用重点实验室,广东广州510650;广东省稀有金属研究所,广东省稀土开发及应用重点实验室,广东广州510650【正文语种】中文【中图分类】TM912 9;TM531为了不断提升新能源汽车的续航里程，近年来对锂离子电池的能量密度要求越来越高.到2020年，我国对锂离子电池电芯能量密度的期望值将达到350 Wh/kg.由于现有的商用负极材料石墨难以满足上述要求，因此，开发新型高容量负极材料成为研究热点.硅的理论嵌锂容量高达4200 mAh/g，且具有脱锂电位低、资源丰富、成本低和环境友好等优势，成为综合性能最具发展潜力的新型负极材料[1-5].硅材料虽然储锂容量较大，但锂离子在嵌入硅过程中会引起体积膨胀(300%)，易造成材料结构的崩塌和活性物质的脱落，使循环稳定性大大下降.同时，这种体积效应也使电极表面难以形成稳定的固体电解质界面膜(SEI膜)，导致不断有硅裸露到电解液中.针对硅负极材料循环稳定性的问题，近年来，研究人员将硅进行纳米化处理，即硅单质材料体系的改性.通过制备各种纳米硅材料来缓解硅嵌锂产生的体积膨胀.研究表明[6-7]，当硅颗粒尺寸小于单个硅纳米颗粒嵌锂过程中的破碎临界值，纳米硅颗粒在参与电化学反应过程所产生的应力能不足以使得电极表面生成裂纹，从而避免颗粒的破碎粉化.但是，纳米硅的高活性表面则会使电极发生较多的副反应，造成较高的不可逆容量损失.因此，除了硅纳米化改性技术外，还应通过硅与碳材料的二元或多元复合来制备复合材料，即建立硅复合材料体系[8-12].基本原理是利用第二相的机械性能和导电性来抑制硅的体积效应和增强硅的导电性，减少电极副反应的发生，并防止嵌脱锂过程中纳米颗粒的团聚.李纯莉[13]先采用酸浸蚀方法从铝硅合金得到纳米硅，然后将纳米硅与石墨烯进行复合制得石墨烯/多孔硅复合负极材料.复合结构中的石墨烯片或均匀分散在多孔纳米硅颗粒间，或包裹着小尺寸的纳米硅颗粒，有效改善了纳米硅的导电性和减缓多孔硅结构的衰变.用复合材料制成的电极在循环120周后，其放电比容量仍可达1843 mAh/g.Julien[14]利用激光化学沉积热解法(LCVP)制备出包覆1 nm厚度碳层的纳米非晶硅复合材料，经充放电循环后，极片厚度从循环前的12.6 μm到嵌脱锂300周后的14.9 μm，体积膨胀率仅18%，表现出良好的循环性能，所设计的核壳结构保持了材料结构和电极的稳定性.Zhuang[15]以纳米氧化镁为造孔剂，将纳米硅嵌入多孔碳中，制备的复合材料在循环40周后仍有1172 mAh/g的可逆容量，主要归功于多孔碳支架为纳米硅提供充足的空间以缓冲硅的体积变化.综上所述，采用硅纳米化和复合化相结合的方法制备电化学性能优异的硅碳复合材料是切实可行的.本文以纳米硅粉和沥青为原料，通过喷雾干燥热解法在纳米硅颗粒表面包覆一层无定形碳层制得Si@C复合物，将Si@C复合物和人造石墨颗粒混合可制得用于锂离子动力电池的Si@C/G复合负极材料.1 试验部分1.1 硅碳材料的制备以平均粒径80 nm硅粉、沥青为原料，按硅粉和沥青质量比为1∶1混合均匀，然后依次加入无水乙醇和去离子水搅拌，搅拌均匀后得到浆料，再经喷雾干燥制得Si@C前驱物(喷雾干燥设备进口温度180 ℃，出口温度110 ℃).将前驱物放入充有高纯氩气保护的管式炉内在1050 ℃保温3 h，然后冷却至室温，再研磨筛分，获得Si@C复合物.将Si@C复合物和人造石墨分别按质量比10∶90，15∶85，20∶80混合，制得硅碳复合负极材料Si@C/G，分别标记为样品a、样品b和样品c.1.2 硅碳材料的性能表征将活性物质(Si@C或Si@C/G)、导电乙炔黑和粘结剂(羧甲基纤维素钠CMC和丁苯橡胶SBR混合物，质量比3∶5)按质量比8∶1∶1混合，以去离子水为溶剂混合成浆料，然后将浆料均匀涂敷于铜箔基体上，充分干燥后制成正极.以金属锂片为负极，Celgard 2500型聚丙烯多孔膜为隔膜，1 mol/L的LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)(体积比1∶1∶1)为电解液，在真空手套箱中组装成2032型扣式电池.采用蓝电CT2001A二次电池性能检测装置对电池进行充放电性能测试，测试电流密度为100 mA/g，电压范围为0.01～1.5 V.采用荷兰Philips X'pert MPD diffractometer XRD衍射仪(20 kV，40 mA，Cu Kα)分析样品结构，扫描角度为10°～90°，步长为0.02°/s；用德国蔡司公司Zeiss supra 40扫描电镜(SEM)和日本精工JOEL JSM-2100F透射电镜(TEM)观察复合材料的微观形貌.2 试验结果与讨论2.1 Si@C复合物的性能图1为纳米硅和Si@C复合物的XRD谱图.由图1可知，Si和Si@C均在位于2θ为28.43°，47.29°，56.13°，69.13°，76.45°，88.07°左右处出现Si峰，分别对应硅的晶面(111)，(220)，(311)，(400)，(331)，(422).包覆碳前后硅特征峰的位置基本一致.图谱中2θ为25°左右处有一个宽化的弥散峰，没有观察到其他明显的特征峰，表明沥青热解生成的碳为无定形态.图1 材料的XRD图Fig.1 XRD patterns of the materials图2为 Si@C复合物的SEM和TEM及Si材料SEM图.由图2(a～e)给出的Si@C 复合物的SEM和TEM图可以清晰地看出，纳米硅颗粒表面包覆着一层稳定致密的碳层，硅颗粒通过包覆碳层连接成的导电性骨架形成良好的电接触.多个这样的一次小颗粒组成较大的二次颗粒，如图2(b)、2(c)和2(e)所示.Si@C二次颗粒尺寸大小均匀，分散性较好.图2(f)为纳米硅的SEM图，与图2(c)相比，发现通过喷雾干燥热解可以有效地在纳米硅表面包覆碳膜.图2 Si@C复合物的SEM和TEM图及Si材料SEM图(a),(b),(c)Si@C复合物的SEM；(d),(e) Si@C复合物的TEM；(f) Si材料的SEMFig.2SEM(a,b,c) ,TEM(d,e) images of Si@C composites and image of SEM(f) of Si 图3 Si和Si@C复合物的电化学性能 (a) 首次充放电曲线；(b)循环性能曲线Fig.3 The electrochemical performance of Si@C composites and Si (a) the first charge/discharge curves；(b) the cycling performance curves将Si和Si@C复合物分别组装模拟电池进行充放电循环测试，其电化学性能如图3所示.图3(a)为电池的首次充放电曲线.由图3(a)可知，两种硅材料在首次放电曲线0.9 V左右处均出现倾斜下降的一个小平台，对应电解液浸润活性物质时，在活性物质颗粒表面形成SEI膜的过程.包覆Si@C复合物的平台电压略低于未包覆Si 材料，说明包碳可以促进电极表面SEI膜的生成.首次放电曲线上较长的电压平台是典型的晶体硅嵌锂电压平台.与Si材料的嵌锂平台电压相比，Si@C复合物的嵌锂平台低，主要原因是碳包覆层增强了Si@C复合物的表面电性，降低了电极表面极化.图3(b)为电池的循环曲线.由图3(b)可知，Si@C的首次循环放电比容量为1706.4 mAh/g，首次库仑效率为86.5%.循环80周后，容量仍有731.2 mAh/g，容量保持率达到42.9%；纳米硅的首次放电比容量为2915.8 mAh/g，首次库伦效率为79.4%.经80周循环后，放电比容量仅有66.6 mAh/g.与纯硅材料相比，Si@C复合物的库仑效率和循环性能明显提高.将硅颗粒均匀分散于碳基体获得具有包覆型的Si@C复合物，热解碳在硅颗粒表面形成的一层无定形碳膜具有缓冲硅体积效应和增强复合材料电子导电率的作用，可避免内部硅颗粒与电解液直接接触，形成完整的SEI膜，在一定程度上改善了复合材料电极的充放电性能.2.2 Si@C/G复合材料的性能将Si@C复合物直接应用于锂离子动力电池，循环稳定性仍然难以达到使用要求.基于石墨的高导电性，在牺牲一定放电容量的前提下，将Si@C复合物和石墨混合后制得Si@C/G复合材料，可进一步提升负极材料的充放电性能.图4(a)为Si@C/G复合材料样品a,b,c的首次充放电曲线.由图4(a)可知，首次放电曲线在0～0.2 V之间的一个明显的放电平台与锂离子嵌入活性物质硅和石墨的过程相对应，由于两种物质的嵌锂电位较相近，曲线上仅显示出一个平台.首次充电曲线上位于0.15 V，0.45V左右的两个电压平台则分别对应着锂离子从石墨、硅中脱出的过程.随着样品a,b,c中Si@C复合物含量的增加，充电平台延长，复合材料的比容量增大.图4 Si@C/G复合材料的电化学性能(a)首次充放电曲线；(b)循环性能曲线Fig.4 The electrochemical performance of Si@C/G composites (a) the first charge/discharge curves；(b) the cycling performance curves图4(b)为Si@C/G复合材料a,b,c三种样品的循环性能曲线.由图4(b)可知，三种复合材料首次放电比容量分别为559.5 mAh/g，695.4 mAh/g和779 mAh/g，首次库仑效率分别为86.8%，86.1%，86.2%.循环80周后，放电比容量分别为497 mAh/g，596.6 mAh/g和627.1 mAh/g，容量保持率分别为88.8%，85.8%和80.5%，平均每周容量衰减率分别仅为0.14%，0.18%和0.24%.三种复合材料表现出良好的循环稳定性，主要是由于纳米硅颗粒的表面包覆碳层和石墨有效缓解了硅材料在锂化过程中的体积膨胀.特别是石墨基体在硅颗粒膨胀时能够承受较大的弹性形变，使嵌锂过程中的残余应力较小.同时，石墨的良好导电性和容量特性也显著改善了Si@C复合物的综合电化学性能.从平衡放电容量、首次库仑效率和循环稳定性的角度来看，Si@C复合物和石墨的质量比为15∶85(样品b)的硅碳复合材料的电化学性能稍优.该复合材料的XRD图如图5所示.图5 复合材料样品b的XRD图Fig.5 XRD patterns of sample b从图5可以看出，在2θ为26.56°，44.39°和54.54°处出现石墨特征峰.复合材料的Si@C复合物颗粒均匀地附着在石墨表面，分散性较好，见图6.图6 复合材料样品b不同放大倍数的SEM图Fig.6 SEM images of sample b3 结论通过喷雾干燥热解的方法制备核壳型Si@C复合物，将Si@C复合物和石墨混合制得Si@C/G复合材料，可作为锂离子动力电池的负极材料.当Si@C/G复合材料中Si@C复合物和石墨的质量比为15∶85时，在100 mA/g的恒电流下，首次放电比容量为695.4 mAh/g，首次库仑效率为86.1%.循环80周后容量仍有596.6 mAh/g，容量保持率达到85.8%.【相关文献】[1] 王静，陈志柠，郭玉忠，等.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[J].无机材料学报，2018，33(3)：313-319.[2] 罗金华，倪伟.三维纳米硅/多孔碳的储锂性能[J].电池，2017，47(6)：328-331.[3] 白雪君，刘婵，侯敏，等.锂离子电池硅/碳纳米管/石墨烯自支撑负极材料研究[J].无机材料学报，2017，32(7)：705-712.[4] PAIREAU C，JOUANNEAU S，AMMAR M R，et al. Si/C composites prepared by spary drying from cross-linked polyvinyl alcohol as Li-ion batteries anodes[J]. 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负极硅碳配方-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分:负极硅碳配方是当前新能源领域中广泛研究的一个重要课题。

由于传统的负极材料如石墨在锂离子电池中存在容量限制和循环安全性等问题，因此研究人员开始寻找新的替代材料。

硅碳材料因其具有高的容量和良好的导电性能而备受关注，而负极硅碳配方就是将硅碳材料与其他成分进行混合，以提高电池性能和稳定性。

本文将详细介绍负极硅碳配方的意义、优势以及研究进展，旨在为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包含对整篇文章的结构和组织方式进行简要说明。

可以提及文章的主要分为引言、正文和结论三个部分，每个部分又包含具体的内容和重点讨论点。

同时可以说明各个部分之间的逻辑关系和衔接，以及各个部分的重要性和作用。

文章结构的清晰性和合理性对于读者理解和接受整篇文章的内容至关重要。

1.3 目的负极硅碳配方作为新型锂离子电池材料的研究热点之一，其性能表现和应用前景备受关注。

本文的目的在于系统总结负极硅碳配方的研究进展和优势，探讨其在锂离子电池领域的应用潜力，为相关研究提供参考和借鉴。

同时，通过对负极硅碳配方的意义和优势分析，旨在推动其在电池材料领域的广泛应用，促进电池性能的提升和创新。

希望可以为电池材料研究领域的学者和工程师提供有益的启示和思路，推动锂离子电池技术的发展和进步。

2.正文2.1 负极硅碳配方的意义负极硅碳配方是指在锂离子电池中作为电池负极材料的硅碳复合材料的配方。

与传统的石墨负极材料相比，硅碳复合材料具有更高的比容量和循环稳定性，因此在提高电池能量密度和循环寿命方面具有重要的意义。

首先，硅碳复合材料具有更高的比容量，这意味着可以在同样体积下存储更多的锂离子，从而实现电池能量密度的提高。

这对于电动汽车、移动设备等对能量密度要求较高的领域来说是非常重要的，可以延长设备的工作时间或续航里程。

其次，硅碳复合材料具有更好的循环稳定性，可以在长期循环充放电过程中保持较高的性能稳定性。