等离子体辅助球磨Si-C复合负极材料及其电化学性能研究

doi:10.13208/j.electrochem.130227

电化学（中英文） ›› 2014, Vol. 20 ›› Issue (1): 51-55. doi: 10.13208/j.electrochem.130227

等离子体辅助球磨Si-C复合负极材料及其电化学性能研究

陈宇龙，胡仁宗，刘辉，孙威，朱敏^*

华南理工大学材料科学与工程学院，先进储能材料广东省重点实验室，广东广州 510641

收稿日期:2013-02-27 修回日期:2013-07-01 出版日期:2014-02-25 发布日期:2014-02-24
通讯作者: 朱敏 E-mail:memzhu@scut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目（No. 51201065, No. 51231003）、中央高校基本科研业务费专项资金（No. 2012ZM0001）和广东省自然科学基金博士科研启动项目（No. S2012040008050）资助

Electrochemical Performance of Si-C Composites Prepared by Discharge-Plasma Assisted Milling

CHEN Yu-long, HU Ren-zong, LIU Hui, SUN Wei, ZHU Min^*

School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology，Guangdong Key Lab of Advanced Materials for Energy Storage, Guangzhou 510640, China

Received:2013-02-27 Revised:2013-07-01 Published:2014-02-25 Online:2014-02-24
Contact: ZHU Min E-mail:memzhu@scut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要： 首次采用介质阻挡放电等离子体辅助高能两次球磨制得Si-C复合材料，其结构为微纳尺度硅颗粒均匀分散于微米级碳基体上. Si-C复合电极首周期循环放电容量为1259 mAh·g^-1，20和100周期循环的容量分别为474和396 mAh·g^-1. 该电极充放电曲线和交流阻抗测试的结果表明，复合材料中的硅和碳均参与锂离子嵌/脱反应，且其电荷传导阻抗明显低于纯Si.

关键词: 锂离子电池, 负极, 硅碳复合物, 放电等离子体, 高能球磨

Abstract: Silicon-carbon (Si-C) composites, with microstructure of multi-scaled Si particles being homogenously dispersed in micro-sized carbon matrix, had been prepared by dielectric barrier discharge plasma assisted two-step milling for the first time. The Si-C composite anode had a discharge capacity of 1259 mAh·g^-1 at the first cycle, while the capacity retained 474 and 396 mAh·g^-1 after 20 and 100 cycles, respectively. Charge-discharge curves and AC impedance response indicated that both silicon and carbon phases in the composite anode were involved during the lithiation/delithiation reactions and the electron transport resistance in the Si-C composite anode was much lower than that in the pure Si anode.

Key words: lithium-ion batteries, anode, Si-C composites, discharge plasma, ball milling

中图分类号:

TM911

陈宇龙，胡仁宗，刘辉，孙威，朱敏*. 等离子体辅助球磨Si-C复合负极材料及其电化学性能研究[J]. 电化学（中英文）, 2014, 20(1): 51-55.

CHEN Yu-long, HU Ren-zong, LIU Hui, SUN Wei, ZHU Min*. Electrochemical Performance of Si-C Composites Prepared by Discharge-Plasma Assisted Milling[J]. Journal of Electrochemistry, 2014, 20(1): 51-55.

参考文献

[1] Kaskhedikar N A, Maier J. Lithium storage in carbon nanostructures[J]. Advanced Materials, 2009, 21(25/26): 2664-2680.
[2] Ma H, Cheng F, Chen J Y, et al. Nest-like silicon nanospheres for high-capacity lithium storage[J]. Advanced Materials, 2007, 19(22): 4067-4070.
[3] Fu Y P (傅焰鹏), Chen H X (陈慧鑫), Yang Y (杨勇), et al. Silicon nanowies as anode materials for lithium ion batteries[J]. Journal of Electrochemistry (电化学), 2009, 15(1): 56-61.
[4] Cho G B, Song M G, Bae S H, et al. Surface-modified Si thin film electrode for Li ion batteries (LiFePO4/Si) by cluster-structured Ni under layer[J]. Journal of Power Sources, 2009, 189(1): 738-742.
[5] Du L L (杜莉莉), Zhuang Q C (庄全超), Wei T (魏涛), et al. Preparation and performance of carbon-coated Si/C composites[J]. Journal of Electrochemistry (电化学), 2011, 17(2): 139-143.
[6] Yan J M (闫俊美), Huang H Z (黄惠贞), Zhang J (张静), et al. Silicides and composites materials as anodes for lithiun ion batteries[J]. Journal of Electrochemistry (电化学), 2005, 11(4): 416-419.
[7] Li H, Zhou H. Enhancing the performances of Li-ion batteries by carbon-coating: Present and future[J]. Chemical Communications, 2012, 48: 1201-1217.
[8] Zhu M, Dai L Y, Gu N S, et al. Synergism of mechanical milling and dielectric barrier discharge plasma on the fabrication of nano-powders of pure metals and tungsten carbide[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2009, 478(1/2): 624-629.
[9] Szczech J R, Jin S. Nanostructured silicon for high capacity lithium battery anodes[J]. Energy & Environmental Science, 2011, 4(1): 56-72.
[10] Gu P, Cai R, Zhou Y, et al. Si/C composite lithium-ion battery anodes synthesized from coarse silicon and citric acid through combined ball milling and thermal pyrolysis[J]. Electrochimica Acta, 2010, 55(12): 3876-3883.
[11] Peng B, Cheng F, Tao Z, et al. Lithium transport at silicon thin film: Barrier for high-rate capability anode[J]. The Journal of Chemical Physics, 2010, 133(3): 034701.
[12] Yang S, Song H, Chen X, et al. Electrochemical performance of arc-produced carbon nanotubes as anode material for lithium-ion batteries[J]. Electrochimica Acta, 2007, 52(16): 5286-5293.

[1]	丑佳, 王雅慧, 王文鹏, 辛森, 郭玉国. 面向高性能锂-硫二次电池应用的非对称电极-电解质界面[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(9): 2217009-.
[2]	殷秀平, 赵玉峰, 张久俊. 钠离子电池硬碳基负极材料的研究进展[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(10): 2204301-.
[3]	赵刚, 龚正良, 李益孝, 杨勇. 氧化钨和磷钨酸对LiNi_0.96Co_0.02Mn_0.02O₂材料的表面包覆改性研究[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(10): 2204281-.
[4]	陈思, 郑淞生, 郑雷铭, 张叶涵, 王兆林. 水热法制备锂电池Si@C负极材料的工艺优化研究[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(8): 2112221-.
[5]	王京玥, 王睿, 王诗琦, 王立帆, 詹纯. 一步固相法合成锂离子电池高镍层状正极材料[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(8): 2112131-.
[6]	李虎东, 贾维尚, 闫新秀, 阳耀月. 定量的复合金属锂作为三维泡沫锂电极用于锂电池的研究[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(8): 2202051-.
[7]	谯渭川, 李芳儒, 肖瑾林, 屈丽娟, 赵晓, 张梦, 庞春雷, 李子坤, 任建国, 贺雪琴. 硅氧材料的膨胀性能研究和改善[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(5): 2108121-.
[8]	王加义, 郭胜楠, 王新, 谷林, 苏东. 锂离子电池高镍层状氧化物正极结构失效机制[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(2): 2108431-.
[9]	郭瑞琪, 吴锋, 王欣然, 白莹, 吴川. 多电子反应材料推动高能量密度电池发展：材料与体系创新[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(12): 2219011-.
[10]	朱振威, 邱景义, 王莉, 曹高萍, 何向明, 王京, 张浩. 人工智能在锂离子电池研发中的应用[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(12): 2219003-.
[11]	侯廷政, 陈翔, 蒋璐, 唐城. 当前和下一代锂离子电池电解液的原子尺度微观认识和研究进展[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(11): 2219007-.
[12]	李丹丹, 纪翔宇, 陈明, 杨燕茹, 王晓东, 冯光. 低聚离子液体的体相与界面及其电化学储能应用[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(11): 2219002-.
[13]	骆晨旭, 师晨光, 余志远, 黄令, 孙世刚. 富锂锰基层状正极材料的合成及其首周过充下的结构演化[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(1): 2006131-.
[14]	李姝谨, 曹志康, 王文凯, 张晓菡, 向兴德. 硫酸盐功能电解液增强水系钠离子电池NaTi₂(PO₄)₃/C负极材料电化学性能的研究[J]. 电化学（中英文）, 2021, 27(6): 605-613.
[15]	蔡雪凡, 孙升. 多孔电极电池的循环伏安法模拟[J]. 电化学（中英文）, 2021, 27(6): 646-657.

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