超临界CO2流体辅助合成Si-Fe-Fe3O4-C复合材料及储锂性能

作者：卢铚航; 马俊凯; 杨刚锋; 夏阳; 甘永平; 张俊; 张文魁; 黄辉^*

来源：复合材料学报, 2023, 40(01): 171-179.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220126.003

• 硅碳负极
• 超临界流体
• CO2
• Si-Fe-Fe3O4-C复合材料
• 储锂性能

硅碳负极是未来锂离子电池材料发展的重点方向之一，本文针对传统球磨法制备硅碳负极复合不均匀、界面融合差等问题，提出了一种超临界二氧化碳(scCO2)流体介质球磨合成Si-Fe-Fe3O4-C复合材料的新方法。研究发现，纳米硅和中间相碳微球(MCMB)在scCO2介质球磨混合过程中，CO2和Fe反应先得到均匀分散的Si-FeCO3-C前驱体，然后FeCO3原位高温固相分解得到Si-Fe-Fe3O4-C复合材料。同时，在scCO2流体渗透下，MCMB剥离成石墨片，并与纳米硅和Fe-Fe3O4实现较好的界面融合，Fe-Fe3O4的引入显著提升了硅碳负极的储锂容量、循环稳定性和倍率性能，Si-Fe-Fe3O4-C复合材料在0.2 A·g-1下100次循环后可逆容量保持在1 065 mA·h·g-1。本方法利用超临界流体渗透性好、扩散能力强等特点，合成工艺简便，容易工业化实施，具有商业化开发潜力。

• 单位
  浙江工业大学