【摘 要】
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近年来,消费者对锂离子电池能量密度和循环寿命的要求越来越高,这就迫切需要开发比传统石墨负极能量密度更高的新一代负极材料,氧化亚硅（SiO）凭借较高的理论比容量、较低的嵌锂电位以及丰富的自然资源而被广泛研究。然而,氧化亚硅在循环过程中的体积变化以及较差的导电性,严重限制了其商业化应用。本文以SiO/石墨为复合负极材料,主要从电解液、导电剂以及粘结剂三方面入手,探究各个变量对锂离子电池性能的影响,以此
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近年来,消费者对锂离子电池能量密度和循环寿命的要求越来越高,这就迫切需要开发比传统石墨负极能量密度更高的新一代负极材料,氧化亚硅（SiO）凭借较高的理论比容量、较低的嵌锂电位以及丰富的自然资源而被广泛研究。然而,氧化亚硅在循环过程中的体积变化以及较差的导电性,严重限制了其商业化应用。本文以SiO/石墨为复合负极材料,主要从电解液、导电剂以及粘结剂三方面入手,探究各个变量对锂离子电池性能的影响,以此制备出与该款复合材料相匹配的工艺体系。本文的主要研究内容如下:（1）电解液对电池电化学性能的影响研究。将四种电解液分别加入扣电和软包电池中,进行电化学性能测试。结果表明:天赐8C电解液制备的电池表现出最佳性能,扣电的首次充电比容量和首效分别为437.27 mAh g-1和91.80%,在1 C电流密度下循环100圈后的容量保持率为79.61%。软包电池的首次放电容量为1225.65 mAh,在1 C电流密度下循环500圈后的容量保持率高达82.22%。（2）导电剂对电池电化学性能的影响研究。将单一导电剂SP与复合导电剂SP+CNT、SP+Graghene以及SP+CNT+Graghene分别加入SiO/石墨复合材料中制备扣电和软包电池,进行电化学性能测试。结果表明:复合导电剂SP+CNT+Graghene的循环性能和倍率性能更好。进一步研究CNT和Graghene的添加比例对电池性能的影响,结果表明:当SP、CNT和Graghene的比例为92:4:4时,电池的综合性能最优。扣电在大倍率3 C下循环后的容量恢复率为98.80%。软包电池在1 C循环500圈后的容量保持率高达84.53%,在大倍率3 C下循环后的容量恢复率高达96.33%,表现出良好的可逆性。（3）粘结剂对电池电化学性能的影响研究。将常规的粘结剂SBR+CMC与PAA、PAA+CMC分别制成扣电和软包电池,进行电化学性能研究。结果表明:PAA+CMC具有最好的性能,扣电在0.1 C时具有最稳定的循环性能,初始充电比容量为442.83 mAh g-1。软包电池的首次放电容量高达1242.87 mAh,在1 C下循环500圈后的容量保持率为84.30%,在3 C下循环后的容量恢复率为96.34%。
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