锂离子电池是一种具有高能量密度、长循环寿命以及环保等优点的能量存储设备,目前石墨已经被推广为商业化锂离子电池的负极材料,尽管其循环稳定性能优异,但其理论比容量只有372 m Ah g-1,无法满足电动车和消费类电子产品对高能量密度锂离子电池的需求。由于氧化亚硅（Si Ox,0
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锂离子电池是一种具有高能量密度、长循环寿命以及环保等优点的能量存储设备,目前石墨已经被推广为商业化锂离子电池的负极材料,尽管其循环稳定性能优异,但其理论比容量只有372 m Ah g-1,无法满足电动车和消费类电子产品对高能量密度锂离子电池的需求。由于氧化亚硅（Si Ox,0<x<2）材料具有高的理论比容量(2100 m Ah g-1)和良好的循环稳定性而备受重视。但是氧化亚硅作为负极材料在脱嵌锂过程中会产生200%的体积膨胀效应,并且氧化亚硅材料的导电性很差,近乎于绝缘体。面对这些问题,本文提出的解决方法以及研究的主要结果总结如下:（1）对原料氧化亚硅进行球磨处理以得到亚微米级别的氧化亚硅颗粒。球磨后的氧化亚硅颗粒在HF和Ag NO3的混合溶液中反应,通过探究得到最佳的HF和Ag NO3的浓度分别为2 M和10 m M,反应时间为5 min以制备得到Ag纳米颗粒均匀附着在Si Ox颗粒表面上的Si Ox/Ag复合材料。再采用高温热解碳源的方法对Si Ox/Ag复合材料进行碳包覆工艺以期制备得到结构为Si Ox/Ag/C的复合材料。Ag纳米颗粒提供了良好的导电网络,构建的碳包覆层在增强电导率的同时缓解了体积膨胀,故此Si Ox/Ag/C复合材料展现出了优良的电化学性能。表现在循环性能和倍率性能的测试中,制备得到的Si Ox/Ag/C复合颗粒在电流密度为0.5 C(1C=2.1 A g-1)下循环150圈后的放电比容量保持在1102.7 m Ah g-1,比Si Ox/C颗粒的放电比容量高出了345.1 m Ah g-1;当电流密度为2 C时,Si Ox/Ag/C颗粒的放电比容量为946.7 m Ah g-1,在同电流密度下比Si Ox颗粒高403.2 m Ah g-1,同时在回到0.1 C时,也展现了快速的容量恢复能力。（2）球磨后的氧化亚硅颗粒通过自选择性无电沉积法进行Cu沉积,探索得到最优的浓度为2 M HF和15 m M Cu SO4·5H2O,反应时间为5 min来制备Cu纳米颗粒均匀粘附在氧化亚硅颗粒表面的Si Ox/Cu复合颗粒。优化合金化工艺的参数得到最佳烧结温度和时间分别为600℃和90 s,合金化处理后得到结构为Si Ox/Cu3Si/Cu的复合颗粒。由于Cu纳米粒子提供了额外的电子运输通道,形成的Cu3Si合金能保持结构的稳定,使得合成的Si Ox/Cu3Si/Cu复合颗粒展现了良好的电化学性能。进行循环性能和倍率性能的测试可得到,在电流密度为0.5 C下循环150圈后,Si Ox/Cu3Si/Cu电极的放电比容量保持在1091.9 m Ah g-1,比Si Ox颗粒高出了439.2 m Ah g-1;在2 C的电流密度下Si Ox/Cu3Si/Cu颗粒的放电比容量为872.4 m Ah g-1,比Si Ox颗粒高361.2 m Ah g-1。（3）这两部分的工作表明,Ag颗粒和Cu颗粒改善了Si Ox颗粒的导电性,结合循环前后极片的SEM形貌来看,可证明碳包覆层和形成的Cu3Si合金能在一定程度上缓解Si Ox颗粒的体积膨胀效应,进一步展示了制备的Si Ox/Ag/C和Si Ox/Cu3Si/Cu复合颗粒具有优良的电化学性能。
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