硅基负极材料的研究现状论文

硅氧硅碳负极材料的存储环境锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、环保等优势逐步在便携式电子产品及电动汽车中得到广泛应用。当前以石墨类材料为负极的锂离子电池容量已逐渐不能满足电动车长续航的要求，硅基材料因其比容量大、放电平台低、储能丰富等优点，是最具潜力的下一代锂电池负极材料。但是硅基材料因其自身因素严重限制了它的商业应用，首先，在脱嵌锂过程中的体积变化大、易导致颗粒粉化、活性材料脱离集流体以及SEI膜的持续生产，最终导致电化学性能衰退，如图1为硅的失效机理示意图；此外，硅基材料电导率相对较低，锂在硅中的扩散速率也相对较低，不利于锂离子和电子的传输；针对单质硅存在的体积膨胀导致循环稳定性差的问题，目前主要的解决措施为纳米化和复合化，实际应用也主要是通过与碳材料掺杂或硅材料结构端设计改性来提升其导电性及锂离子传输性。本文主要结合不同掺杂比例的硅碳材料及不同烧结工艺的氧化亚硅基材料，结合扫描电镜、粉末电导率、压实密度等测试设备，从形貌、电子导电性、压实密度及压缩性能上对材料进行系统化测试分析。