锂离子电池硅碳负极材料制备及研究
硅基负极材料生产流程
硅基负极材料生产流程硅基负极材料是一种在锂离子电池中作为负极材料使用的关键材料。
它具有高容量、长循环寿命和良好的电导率等优点，已经成为新一代锂离子电池研究领域的热点之一。
下面将介绍硅基负极材料的生产流程。
硅基负极材料的生产流程可以分为四个主要步骤：硅材料的制备、硅材料的表面改性、制备成负极材料和性能调控。
第一步是硅材料的制备。
传统的硅材料制备方法主要有机热法、湿法和机械合成法。
机热法是将硅源和还原剂在高温条件下反应得到纳米硅材料，湿法是将硅源溶解在溶剂中，通过沉淀和干燥得到硅材料，机械合成法是通过机械力对硅源进行研磨和球磨得到硅材料。
这些方法能够制备出不同形态和尺寸的硅材料，如颗粒、纳米粉末和纳米线等。
第二步是硅材料的表面改性。
由于硅材料的表面活性很强，容易与电解液中的气体和电解质发生反应，导致硅材料的容量衰减和循环稳定性下降。
因此，需要对硅材料的表面进行改性，提高其与电解液的相容性。
常用的表面改性方法包括有机硅修饰、导电聚合物包覆和纳米碳涂层等。
这些方法可以形成稳定的界面层，保护硅材料免受电解液的侵蚀。
第三步是制备成负极材料。
在这一步骤中，需要将硅材料与导电剂和粘结剂混合，并进行烘干和压片等加工工艺。
导电剂的添加可以提高硅材料的电导率，粘结剂的添加可以增加硅材料与电极集流体的粘附性。
一般常用的导电剂有碳黑和导电聚合物，常用的粘结剂有聚丙烯腈和聚乙烯酮等。
通过合理的配比和加工工艺可以得到具有良好电化学性能的硅基负极材料。
第四步是性能调控。
硅基负极材料在电化学性能方面存在容量衰减、体积膨胀和电池内阻增加等问题。
为了解决这些问题，需要对材料进行性能调控。
常用的方法包括粒度调控、形态设计和合成复合材料等。
粒度调控可以控制硅材料的颗粒尺寸，减缓体积膨胀速率；形态设计可以改变硅材料的形态结构，提高电子传输速率；合成复合材料可以将硅材料与其他材料进行复合，提高其稳定性和循环寿命。
总结起来，硅基负极材料的生产流程包括硅材料的制备、表面改性、制备成负极材料和性能调控等步骤。
高比能量锂离子电池硅基负极材料研究进展
高比能量锂离子电池硅基负极材料研究进展谭毅;王凯【摘要】硅的理论嵌锂比容量是石墨材料比容量的十倍以上,脱锂电位低,资源丰富,倍率特性较好,故高比能量的硅基材料成为了电动汽车?可再生能源储能系统等领域的研究热点?但由于其在脱嵌锂过程中巨大的体积膨胀效应会导致硅电极材料粉化和结构崩塌,并且在电解液中硅表面重复形成的固相电解质层(SEI)使极化增大?库伦效率降低,最终导致电化学性能的恶化?为了解决上述问题,加快实现硅基电极的商业化应用,本文系统总结了通过硅基材料的选择和结构设计来解决充放电过程中体积效应的工作,并深入分析和讨论了具有代表性的硅基复合材料的制备方法?电化学性能和相应机理,重点介绍了硅碳复合材料和SiOx(0<x≤2)基复合材料?最后对硅基负极材料存在的问题进行了分析,并展望了其研究前景.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2019(034)004【总页数】9页(P349-357)【关键词】硅基材料;负极材料;锂离子电池;综述【作者】谭毅;王凯【作者单位】大连理工大学材料科学与工程学院, 大连 116024;大连理工大学辽宁省太阳能光伏系统重点实验室, 大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院, 大连 116024;大连理工大学辽宁省太阳能光伏系统重点实验室, 大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池由于脱锂电位低,资源丰富,绿色环保,比能量较高、无记忆效应和工作电压高等优势,在手机、笔记本电脑及数码相机等电子产品领域得到了广泛应用。
高比能量的锂离子电池从电子终端设备走向电动汽车和储能技术领域势在必行[1-2]。
常见的锂离子电池负极材料有软碳、硬碳、中间相碳微球(MCMB)、人造石墨、天然石墨、钛酸锂(LTO)和硅基材料等。
目前,锂离子电池商用负极材料石墨的比容量已接近理论值(372 mAh/g),很难再有质的提升,LTO虽然循环安全性较好,但是比容量太低(176 mAh/g),难以满足未来高比能量电池的发展需求。
锂离子电池硅碳复合负极材料研究进展
锂离子电池硅碳复合负极材料研究进展曹志颖;孙红亮;杨亚洲;孙俊才【摘要】Si/C composites which have high capacity and low discharge potential have been investigated as possible substitute for the commercial graphite or carbon anode.Recent years,Si/C composites materials as anodes for lithium-ion batteries were focused by manyresearchers.Different methods and materials have significant impact on the properties of Si/C composites.The recent progress of Si/C composites materials was summarized according to the classification of carbon materials.Furthermore,this paper discussed the rasearch trend of Si/C composites as anodes for lithium-ion batteries.%硅碳负极材料具有最高的储锂容量和较低的电压平台,有望成为替代商业化石墨或碳负极的材料.关于硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的研究是近年来该领域的研究热点.不同的实验方法和原料都会对复合材料的性能产生重要的影响.按碳材料的分类综述了近几年关于硅碳复合材料的研究进展,并重点介绍了材料的制备方法及其优缺点.此外,还初步讨论了硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的研究趋势.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)005【总页数】3页(P722-724)【关键词】锂离子电池;负极材料;硅碳复合材料;缓冲基体【作者】曹志颖;孙红亮;杨亚洲;孙俊才【作者单位】大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院,辽宁大连116026;大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院,辽宁大连116026;大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院,辽宁大连116026;大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院,辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】TM912.9随着环境问题的日益严重、化石能源的衰竭及各种便携电子产品和电动汽车的广泛应用和迅速发展，对化学能源的需求及性能要求也在不断提高。
硅碳负极 工艺流程-概述说明以及解释
硅碳负极工艺流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硅碳负极是电池制造过程中的重要组成部分，其工艺流程对电池性能具有至关重要的影响。
本文旨在深入探讨硅碳负极的工艺流程，从而更好地了解其制备过程及技术要点。
首先，我们将介绍硅碳负极的基本概念和应用领域，然后详细描述其制备过程中的关键步骤和注意事项。
通过对硅碳负极工艺流程的深入分析，我们可以更好地理解电池制造的技术核心，为未来电池研究和开发提供重要参考。
1.2文章结构1.2 文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将介绍硅碳负极的概念和相关背景知识，明确文章的目的和意义。
在正文部分，将详细介绍硅碳负极的工艺流程要点，包括工艺流程的具体步骤、注意事项和关键点。
最后，在结论部分对文章内容进行总结，展望硅碳负极在未来的发展前景，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
整个文章结构清晰明了，逻辑性强，读者可以通过阅读全文全面了解硅碳负极的工艺流程和重要要点。
1.3 目的本文的目的是探讨硅碳负极工艺流程，深入分析其制备过程、原理和关键技术要点。
通过对硅碳负极的工艺流程进行详细研究和总结，旨在帮助读者更深入地了解硅碳负极的制备过程，为相关领域的研究和生产提供参考和借鉴。
通过本文的阐述，读者可以系统地了解硅碳负极的关键工艺流程，为其在电池、储能等领域的应用提供技术支持和指导。
希望本文能够为相关研究人员提供一定的帮助和启发，推动硅碳负极领域的发展与进步。
2.正文2.1 工艺流程要点1硅碳负极作为新型的锂离子电池负极材料，在电池领域具有重要的应用前景。
其制备工艺流程主要包括原料准备、材料混合、成型、焙烧等关键步骤。
首先，原料的准备是制备硅碳负极的第一步。
常见的原料包括硅粉、石墨粉、聚合物粘合剂等。
这些原料需要经过严格筛选和配比，保证了最终制备出的硅碳负极具有良好的电化学性能和稳定性。
其次，材料混合是将各种原料进行混合的过程。
混合的均匀度直接影响着最终产品的性能。
硅碳负极材料锂电池
硅碳负极材料锂电池
硅碳负极材料是一种新型的锂电池材料，它由硅和碳两种元素组成。
硅的比容量比碳更大，因此它可以存储更多的锂离子，而碳可以提高电极的导电性。
硅碳负极材料可以增加锂离子电池的能量密度，从而提高锂电池的容量和性能。
此外，它的制备成本相对较低，生产工艺也比较简单。
然而，硅碳负极材料也存在一些问题，例如硅在充放电过程中会发生体积膨胀和收缩，容易导致电极结构的破坏，影响电池的循环寿命。
因此，目前研究人员正在努力开发更加稳定和可靠的硅碳负极材料，以进一步提高锂电池的性能和循环寿命。
硅基锂离子电池负极材料的研究进展
TheSocialAngle 社会广角Cutting Edge Education 教育前沿 31硅基锂离子电池负极材料的研究进展文/张梓涵摘要：硅基材料理论比容量高达4200mAh/g，是锂离子电池负极材料中理论比容量最高的研究体系。
又因其具有低嵌锂电位、高能量密度，硅基材料成为了近些年来被广泛研究的对象，有望替代碳负极材料成为新一代锂离子电池负极材料的选择之一。
但同时在电化学循环过程中，锂离子的嵌入和脱出会使材料体积发生巨大的体积膨胀（300%以上），使材料逐渐粉化，导致电极活性物质与集流体失去接触，并且伴随着结构的破坏，暴露出的硅表面不断形成新的SEI膜，加剧了硅的容量衰减，因而导致电池循环性能的恶化。
本文介绍了硅作为锂离子电池负极材料的相关储能以及失效机理，重点综述了近几年来针对硅基负极材料出现的问题所进行的改性研究，涵盖硅复合材料的制备、性能与不同维度的结构设计等等，并对硅基负极材料在未来领域的应用做出了展望。
关键词：硅基负极材料；锂离子电池1 硅基负极材料工作原理及挑战在现今各种储能电池技术中，锂离子电池具有能量密度高、工作电压高（3.6v 左右）、使用寿命长、无记忆效应、快速可逆充放电、高库伦效率、环境友好（无铅、浓硫酸以及重金属污染物）、政府政策支持等优势，这使其在众多储能系统中脱颖而出，并已在小型电子产品如手机,笔记本电脑及数码相机等中得到广泛应用。
随着科技的进步和需求的增长, 锂离子电池从电子终端设备走向电动汽车和储能技术领域已经成为必然。
这就意味着电子设备对能量密度的需求随之提高，所以提高锂离子电池的能量密度自然成为了重中之重。
锂离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜、集流体和封装材料等组成。
负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，对电池使用性能起到关键作用，近些年来被广泛研究。
现今主流的锂离子电池负极材料主要为石墨负极材料，其比容量为372mAh/g，远不能满足市场对下一代高能量密度锂离子电池的续航能力要求。
关于锂离子电池负极材料的研究分析
关于锂离子电池负极材料的研究分析摘要：锂离子电池是绿色环保的可充电电池系统之一，具有电压高，循环寿命长，毒性低和安全性高的优点。
负极材料是锂离子电池的重要组成部分，传统商业石墨具有价格低廉和导电性好的优点，是最广泛的工业负极材料。
然而，石墨的放电容量较低，这限制了其在高能量密度电池中的应用。
能够提供高放电容量的新型负极材料的开发已成为突破锂离子电池广泛应用限制的关键。
关键词：锂离子电池；负极材料；研究引言：锂离子电池的比容量主要取决于正负极材料。
正极材料已经达到其各自理论比容量极限的情况下，锂离子电池比容量的提升只能依靠负极材料的发展。
在新型碳材料中，石墨烯自诞生以来就受到了研究人员的青睐。
锂离子可以储存在石墨烯片的两侧。
基于双电层吸附结构，石墨烯的理论比容量非常高，相当于传统石墨负极的2倍。
一锂离子电池负极材料的基本特点锂电子电池负极材料对锂离子电池性能的提升有着十分重要的作用，锂电子负极材料在使用的过程中要具备以下几个条件：第一，锂离子负极材料要为层状结构或者隧道结构，这样结构能够使得锂离子脱嵌，并在锂离子出现脱出、嵌入时不会出现明显的结构变化，从而使得锂离子电池电极具备良好的充放电能量，提高电池的使用寿命。
第二，锂离子要能够尽可能多的完成嵌入和脱出，从而使得电子具有较高的可逆性。
同时，在锂离子脱嵌的过程中电池本身要能够实现平稳的充电和放电。
第三，第一次不可逆电池的放电量比较小。
第四，锂离子电池负极材料要具备较强的安全性能。
第五，锂离子电池材料和电解质溶剂的相容性比较好。
第六，锂离子电池负极材料资源获取丰富、多样，价格低廉。
二锂离子电池负极材料的基本类型（1）碳材料①石墨。
碳材料按照结构可以划分为石墨和无定形碳元素。
石墨是锂离子电池常用的碳负极材料，具备良好的导电性和结晶度，且石墨本身还具备完整的层状晶体结构，十分适合锂离子的嵌入和脱出。
在工业领域会选择多鳞片的石墨来作为碳负极原材料。
②无定形碳。
group 14 硅碳负极 纳米
group 14 硅碳负极纳米
硅碳合金是一种有潜力的负极材料，尤其在锂离子电池中具有重要应用价值。
它是由硅和碳两种元素组成的材料，其中硅能够提供高容量，而碳可以增强材料的导电性和结构稳定性。
纳米尺寸的硅碳复合材料具有许多优势。
首先，纳米材料具有较大的比表面积，这意味着更多的活性位点可用于嵌入/脱嵌锂离子，从而提高材料的容量。
此外，纳米材料还可以缓解硅材料容量膨胀引起的体积变化问题，减少结构破坏和容量衰减。
此外，纳米材料具有更短的离子和电子传输路径，从而提高了材料的反应速率和循环性能。
然而，纳米硅碳负极在实际应用中仍面临一些挑战。
首先，纳米材料的制备方法需要精确控制材料的形貌、尺寸和分布，以确保其性能的一致性和可重复性。
其次，硅材料的体积膨胀和收缩在充放电过程中可能导致材料的结构破坏和电极失稳，因此需要进行有效的结构设计和纳米尺度的界面工程来解决这个问题。
另外，纳米硅碳负极对于锂离子电池的安全性也是一个考虑因素，需要进一步研究和改进。
尽管存在一些挑战，但纳米硅碳负极仍然是锂离子电池领域一个备受关注的研究方向。
通过不断的研究和创新，在制备方法、结构设计和界面工程方面的进展，有望进一步提高纳米硅碳负极的性能和应用价
值。
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目 录 摘 要 .................................................................................................................... 1 Abstract ................................................................................. 错误!未定义书签。 第一章 绪论 .......................................................................................................... 1 1.1 引言 .............................................................................................................................. 1 1.2 锂离子电池介绍 .......................................................................................................... 2 1.2.1 锂离子电池的发展 ........................................................................................... 2 1.2.2 锂离子电池工作原理及特点 ........................................................................... 3 1.3 锂离子电池各组成部分的研究现状 .......................................................................... 3 1.3.1 正极材料 ........................................................................................................... 3 1.3.2 电解液和隔膜材料 ........................................................................................... 4 1.3.3 负极材料 ........................................................................................................... 4 1.4 本文的选题背景及主要研究内容 .............................................................................. 4 第二章 实验原理.................................................................................................. 5 2.1 课题设计思路及主要研究内容 .................................................................................. 5 2.2 材料结构表征原理 ...................................................................................................... 6 2.2.1 X射线衍射分析( XRD) .................................................................................... 6 2.2.2 扫描电子显微镜分析(SEM) ............................................................................ 6 2.2.3 透射电子显微镜分析(TEM) ........................................................................... 6 2.2.4 拉曼衍射分析 ................................................................................................... 6 2.3 材料电化学性能测试原理 .......................................................................................... 6 2.3.1 室温恒电流充放电测试 ................................................................................... 6 2.3.2 电化学阻抗谱（EIS） ..................................................................................... 7 2.3.3 循环伏安测试（CV） ..................................................................................... 7 第三章 硅碳材料的制备及其性能的研究 ......................................................... 7 3.1 实验药品及仪器 .......................................................................................................... 7 3.2 实验部分 ...................................................................................................................... 8 3.2.1 锂离子电池负极材料的制备 ........................................................................... 8 3.2.2 电极制备 ........................................................................................................... 8 3.2.3 电池装配 ........................................................................................................... 9 3.3 实验数据分析 ............................................................................................................ 10 3.3.1 硅碳混合材料的表征 ..................................................................................... 10 3.3.2 硅碳混合材料电化学性能研究 ..................................................................... 14 第四章 总结与展望 ........................................................................................... 18 4.1 结论 ............................................................................................................................ 18 4.2 展望 ............................................................................................................................ 19
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锂离子电池硅碳负极材料制备及研究 摘 要 在氩气保护下，采用氢气还原SiO2的方法制备纯净的硅粉及硅碳混合材料作为锂离子电池负极材料，在氢气还原之后通一定时间的甲烷气体，期望在硅颗粒的表面包覆上一层碳来缓解硅在脫嵌锂过程的体积效应，防止硅的进一步氧化；通过对制备的活性材料进行表证（X射线衍射，扫描电镜分析，透射电镜分析，拉曼光谱分析）及电化学测试（室温恒电流充放电、CV、EIS）来分析研究其物理及电化学性能。结果表明由未处理的硅碳混合材料作为负极材料的电池循环性能较差，首次充放电效率低；由高温还原后的硅碳混合材料作为负极材料制得的电池的循环性较好，但比容量较低。
关键词：硅粉还原，硅粉，碳粉，锂离子电池，负极材料 第一章 绪论
1.1 引言 当今世界，能源与人类社会的生存和发展息息相关，人们对能源的需求量也越来越大，但目前人们使用最多的能源仍是传统的不可再生的能源。毫无疑问，传统能源在推动全球经济快速发展的同时，也正被加速消耗殆尽；此外，传统能源燃烧时排放出的有害物质不仅直接危害人们的健康，还对世界气候有着巨大的破坏。因此，开发新能源已成为全球人们共同关注的话题。 随着全球不可再生能源的日益紧缺，开发新能源迫在眉睫，这种新能源不再仅仅是高效的，而应在满足高效的同时，清洁无污染，经济安全的可再生能源。太阳能、风能等可再生清洁能源符合未来能源的发展需求，但这些清洁能源的产生是不连续的，因此我们需要发展大规模的储能系统来解决这一问题，锂离子电池作为一种清洁储能能源现倍受人们的关注。[1,2,3]从小型便携的电子器件所需的微电池到大的混合动力电动汽车，锂离子电池因其高能量密度、循环寿命长等优