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摘要
硅以具有已知元素中最高的嵌锂容量成为锂离子电池负极材料研究的热点之一。但是,硅在嵌脱锂过程中的巨大体积膨胀(～300%)制约了其在锂离子电池中的应用。纳米化是解决硅嵌脱锂体积膨胀的一种有效方案。本研究采用高能电子束蒸发沉积和机械研磨两步法,以冶金硅为原料制得了可用于高储能锂离子电池的纳米硅。通过SEM分析,发现在高能电子束的作用下熔融硅蒸发后先沉积成线径在40 nm左右的硅纳米纤维,进而聚集成硅纳米线束状。对沉积硅机械研磨后,纳米硅颗粒尺寸分布较为均匀。电化学分析结果表明,纳米硅在纯度达到99.96%以上的情况下,充放电流密度为100 mA/g时,首次可逆容量为1292.4 mAh/g,电荷转移阻抗拟合值为51.36 Ω。实验结果表明,此种方法可以较好地实现纳米硅的可控和规模化制备,为锂离子电池用纳米硅在未来工业化生产方面具有一定的指导意义。
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