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.

通常情况下,硅碳材料被用作一种添加剂用来提升石墨负极的容量. 在此,作者同时也研究了Si@C_PZS复合材料作为一种添加剂在石墨中的应用. 将综合储锂性能最好的Si@C_{PZS 100}添加到石墨中,添加Si/C复合材料之后的石墨负极储锂性能如图6所示. 当添加量为10%、20%和30%时,负极容量可由350 mAh·g-1提升至430 mAh·g-1、540 mAh·g-1甚至能达到700 mAh·g-1以上,并且库仑效率在循环数圈之后可达到99%以上,当添加量为20%时,在2 A·g-1的电流密度下,石墨基硅碳负极的容量有168.8 mAh·g-1,是纯石墨负极容量（52.2 mAh·g-1）的3倍. 因此,作为添加剂Si@C_PZS复合材料能使传统石墨负极的倍率得到明显的提升,展现出了Si@C_PZS复合材料较好的应用前景.