基于水凝胶衍生的硅/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及储锂性能

安惠芳 姜莉 李峰 吴平 朱晓舒 魏少华 周益明

引用本文: 安惠芳, 姜莉, 李峰, 吴平, 朱晓舒, 魏少华, 周益明. 基于水凝胶衍生的硅/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及储锂性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(7): 1905034-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905034 shu
Citation:  An Huifang, Jiang Li, Li Feng, Wu Ping, Zhu Xiaoshu, Wei Shaohua, Zhou Yiming. Hydrogel-Derived Three-Dimensional Porous Si-CNT@G Nanocomposite with High-Performance Lithium Storage[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(7): 1905034-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905034 shu

基于水凝胶衍生的硅/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及储锂性能

    通讯作者: Emails: zjwuping@njnu.edu.cn (P.W.); Emails: zhouyiming@njnu.edu.cn (Y.Z.)
  • 基金项目:

    江苏省产学研前瞻性研究项目(BY2013001-01), 国家自然科学基金(51401110)及江苏省重点研发计划(BE2015069)资助

摘要: 通过氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(Cs)之间的氢键以及静电作用形成GO水凝胶,从而将纳米硅颗粒和碳纳米管(CNT)原位包封于其中,再经冷冻干燥及随后的热处理制得三维硅/碳纳米管/石墨烯(Si-CNT@G)纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)等技术对制得样品的物相、结构和微观形貌等进行了表征。结果表明,所得复合材料在CNT纵横交织的石墨烯网络中,均匀地分布着纳米硅颗粒。当作为锂离子电池的负极材料时,在两种碳介质的协同作用下,有效缓冲硅材料在充放电过程中脱/嵌锂引起的体积变化,缩短了锂离子和电子传输的距离,Si-CNT@G复合材料表现出较好的循环稳定性以及倍率性能。在500 mA·g−1的充放电电流密度下,经过200圈循环后,其放电比容量仍高达673.7 mAh·g1,容量保持率高达97%;即使将充放电电流密度升至2000 mA·g1时,该复合材料仍保持有566.9 mAh·g1的高可逆放电比容量。独特的制备方法和优越的储锂性能,使得Si-CNT@G纳米复合材料成为理想的高性能锂离子电池负极材料的候选.

English

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  • 发布日期:  2020-07-15
  • 收稿日期:  2019-05-08
  • 接受日期:  2019-06-25
  • 修回日期:  2019-06-24
  • 网络出版日期:  2019-07-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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