化学气相沉积

Si-C复合材料化学气相沉积法实现量产
更新时间:2019-10-28 11:07 浏览:181 关闭窗口 打印此页

  研究者将球形天然石墨(PG)放入炉中,以1.5 L/min的速率通入硅烷(SiH4)和乙炔(C2H2)气体,在900°C温度下完成化学气相沉积,制备得到Si-C复合材料(SGC)。其中,Si纳米颗粒沉积在天然石墨表面上,并嵌入石墨的孔隙之中,可以很好地提高材料的容量和循环稳定性能。通过循环50次后的解剖实验,复合材料的膨胀率只有38%,更接近天然石墨的15%,并且远低于物理混合的纳米Si-C材料(physically blended nano-Si/graphite,B-Si/G)的71%,可以有效降低电池体积膨胀带来的危害。

  随后研究者又进行了半电池和全电池的电性能测试,SGC/钴酸锂(LCO)全电池能量密度1,043 Wh·L-1,高于目前商业锂离子电池(900 Wh·L-1),平均放电电压3.77V,同时具有良好的循环性能。

  锂离子电池飞速发展,其能量密度也以每年7~10%的速率提升。硅负极理论比容量高达3572 mAh·g,一直备受关注,是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而,硅负极在充放电过程中膨胀率超过300%,巨大的体积效应以及较低的电导率限制了其商业化应用。因此,材料研究者们通过对材料的纳米化和复合材料的开发等方法试图解决这一难题。很快,不同制备方法得到的硅-碳复合材料被报道,其中就包括斯坦福大学锂电大神崔屹教授课题组, 187-192, DOI: 10.1038/nnano.2014.6)。

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