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山西煤化所提升锂电池性能 2020-04-02

     近日,中国科学院山西煤炭化学研究所的研究人员通过对碳基及硅基负极材料进行结构设计,构筑了一系列电极材料,实现了锂离子电池材料比容量、循环稳定性和倍率性能的显著提升。
    研究人员进行了大量的前期研发工作:以天然石墨鳞片和沥青焦炭为原料,通过热压烧结的方式制备了石墨碳与多孔纳米碳共存的镍掺杂中空纳米碳负极材料;以沥青为原料通过加压缩聚的方式制备了类石墨片层碳,提升了容量值。他们还针对硅基负极材料循环稳定性差的特性,利用静电作用在硅纳米颗粒表面吸附阳离子表面活性剂来实现核壳双层保护,减弱并限制硅膨胀时应力对材料结构造成的破坏。
    在此基础上,鉴于石墨材料高稳定性以及硅高比容量的特性,他们制备了膨胀石墨与硅的复合电极,硅纳米颗粒与石墨片层之间形成三明治结构,改善了材料的电子传导特性。对膨胀石墨酸化并加入硅烷偶联剂实现硅纳米颗粒在石墨片层之间的均匀分散,制备的复合电极片在0.4A/g电流密度下循环450次后仍有接近800mAh/g的比容量。

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