多孔硅@石墨烯-碳纳米管的制备及性能研究

作者：尚志同; 戴儇; 刘彬; 喻强; 李小成^*

来源：电源技术, 2021, 45(12): 1533-1536+1557.

• 多孔硅微球
• 静电自组装法
• 石墨烯
• 化学气相沉积法
• 碳纳米管

硅以其较高的理论比容量、较低的脱锂电位成为最具应用潜力的负极材料。为解决硅在锂化过程中高达300%的体积膨胀和导电性差的问题,以Al-Si合金为原料,通过选择性酸刻蚀工艺得到多孔硅微球(p-Si),并通过静电自组装法在其表面包覆石墨烯(p-Si@G),以Fe2O3-Al2O3为催化剂,采用化学气相沉积法制备了p-Si@G-CNTs复合材料,并系统研究了石墨烯包覆和碳纳米管的生长对于p-Si电化学性能的提升作用和提升机制。结果表明:在p-Si表面包覆石墨烯后其循环稳定性和首次库仑效率得到大幅改善。通过进一步在p-Si@G生长碳纳米管后其倍率性能得到明显改善。当p-Si@G与催化剂质量比为5∶1时,所制备的p-Si@G-CNTs性能最佳,在0.5 A/g电流密度下循环100次后比容量可以达到1 410.9 mAh/g。同时,该材料也展现出了优异的倍率性能,在8 A/g电流密度下仍然有536.2 mAh/g的比容量,具有良好的应用前景。

• 单位
  江西理工大学; 上海船舶设备研究所