硅灰制备硅/碳化硅纳米复合材料及其储锂性能研究

作     者：黄海铭 杜静 谢捷洋 陈情泽 朱润良 HUANG Haiming;DU Jing;XIE Jieyang;CHEN Qingze;ZHU Runliang

作者机构：中国科学院广州地球化学研究所中国科学院矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广州510640 中国科学院大学北京100049 

基　　金：广东省重点领域研发计划(2020B0101370003) 广东省自然科学基金杰出青年基金(2023B1515020006) 中国科学院青年创新促进会(2020347) 惠州市重点领域科技攻关“揭榜挂帅”项目 广东省科技计划(2023B1212060048) 

出 版 物：《硅酸盐通报》 (Bulletin of the Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2024年第43卷第8期

页      码：3053-3062页

摘      要：硅负极的体积效应导致锂离子电池的循环寿命短且容量迅速衰减,如何提高硅负极材料的循环稳定性至关重要。采用了熔盐辅助镁热还原法,通过使用含有单质碳的工业固体废弃物硅灰,成功设计了一种碳化硅增强的硅纳米材料(SF-Si),所制备的SF-Si样品不仅保留了SF本身存在的SiC,还将单质碳转化为SiC,使样品中的SiC含量达到了16.4%(质量分数)。与经过热处理去除单质碳的硅灰制备的硅材料(H-SF-Si)相比,SF-Si负极材料表现出更好的循环性能和倍率性能,即第1圈2584.76 mAh·g^(-1)的高比容量和第100圈时具有83%的容量保持率,并且在高电流密度5 A·g^(-1)下的平均容量仍为877.28 mAh·g^(-1),这主要归因于更高的SiC含量。研究表明,硅灰在锂离子电池硅负极领域具有应用潜力,其碳元素在制备硅基纳米材料时发挥积极的作用。

主 题 词：硅/碳化硅纳米复合材料 硅灰 镁热还原 锂离子电池 负极材料 工业固体废弃物 

学科分类：0808[工学-自动化类] 08[工学] 

D　O　I：10.16552/j.cnki.issn1001-1625.20240520.003

馆 藏 号：203132448...