高容量锂离子电池核壳型硅/碳复合电极材料的制备与性能

摘要 通过自组装方式采用一步法制备了锂离子电池硅碳复合电极材料. 使用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等对样品结构进行表征. 结果表明, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包覆的纳米硅颗粒(Si@PVP)均匀嵌入到具有三维网络纳米孔结构的导电石墨化炭黑(GCB)骨架中, 形成核壳复合型(Si@PVP-GCB)纳米颗粒, 既提高了该复合电极材料的导电性能, 又改善了材料的机械强度. 在纳米级GCB颗粒内部存在的中空石墨环结构和包覆在纳米Si颗粒外面的PVP包覆层都有效缓冲了纳米Si颗粒在充放电过程中较大的体积变化, 从而使纳米Si颗粒更加稳定. 电化学测试结果表明, Si@PVP-GCB 电极材料在电流密度为50 mA/g时, 经过100次循环后其可逆容量仍达到545 mA·h/g时, 远高于商品化的石墨微球(GMs)电极材料的容量(理论容量为372 mA·h/g)