张庆暖, 张芳芳, 李红霞, 杨兵军, 李小成, 杨娟

电化学（中英文） 2020, 26 (1): 121-129. DOI:10.13208/j.electrochem.190226

摘要（1338）

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本文通过简单的溶胶-凝胶法以聚环三磷腈-4,4'-磺酰基二苯酚聚合物（PZS）为碳源通过在硅纳米颗粒表面包覆碳层,成功构筑了核壳结构的Si@C复合材料. 通过对不同厚度碳层包覆的Si@C_PZS的储锂性能进行研究,发现当硅表面PZS衍生碳厚度为10 nm时具有最佳的储锂性能,且经过长达290圈的循环后容量仍然保持在940 mAh·g^-1,并且利用X射线衍射图谱、热重、比表面孔径测定仪及透射电镜等分析手段对样品进行了结构和组分分析. 本文进一步将Si@C_PZS复合材料作为石墨的添加剂,结果表明30%的Si@C_PZS复合材料可将石墨负极的容量提升至700 mAh·g^-1.

为了观察该Si/C材料的形貌和硅表面碳层的厚度,对Si@C_{PZS 50}、Si@C_{PZS 100}和Si@C_{PZS 150}进行了扫描电镜和透射电镜表征,如图3所示. 从三个样品的光学照片可以看出,Si@C_{PZS 50}、Si@C_{PZS 100}和Si@C_{PZS 150}三个样品的颜色分别为暗绿色、灰色和黑色,表明样品中的碳含量越来越多. SEM照片显示三个样品的颗粒均为球状结构,无大块团聚现象. 由TEM表征图可以看到,PZS碳均匀的包覆在硅球的表面,并且Si@C_{PZS 50}、Si@C_{PZS 100}和Si@C_{PZS 150}三个样品表面碳层的厚度分别为4 nm、10 nm和20 nm. 这说明硅表面碳层的厚度可以通过调节PZS聚合物的单体添加量来控制.