摘要：高容量材料对于实现锂离子电池高能量密度至关重要.本文通过一种新颖、简便的冷冻干燥与原位镁热还原相结合的方法,以二氧化硅和氧化石墨烯为原料制备了一种高度分散的三维石墨烯包裹多孔纳米硅复合负极材料(P-Si@rGO).该材料具有许多吸引人的特性:高度分散和被单独包覆的硅颗粒,硅和石墨烯之间紧密的Si–O–C相互作用,硅结构的多孔设计以及高孔隙率.这些优点显著增强了电极的反应动力学,赋予了复合材料更大的电接触面积和足够的缓冲空间以应对硅在锂化/脱锂过程中的体积变化,最终使P-Si@rGO获得优异的循环稳定性.本文研究了复合材料的相组成和微观结构对其电化学性能的影响,分析了电极在循环后期容量增加的原因,为硅基负极的功能化演变提供了新的思路.

摘要：通过冷冻干燥与镁热还原相结合的简单方法,设计制备了一种新型硅基/石墨烯复合材料(HD-P-Si/GS).通过X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜研究了HD-P-Si/GS的物相组成、表面形貌及微观结构,并系统分析了HD-P-Si/GS的电化学性能.结果表明:多孔纳米硅高度分散在三维石墨烯导电网络中,这种石墨烯包覆多孔硅结构的设计能够有效缓解硅体积变化引起的过度应力,并为电子传输提供三维通道,提高复合材料的电导率.将HD-P-Si/GS复合材料用作锂离子电池负极获得了良好的循环稳定性及倍率性能.在1000 mA/g的高电流密度下,HD-P-Si/GS负极经过200次循环后仍可提供约703 mAh/g的高可逆比容量.