锂离子电池负极Si/C气凝胶的制备及性能研究文献综述

 2023-05-06 09:51:06

文献综述

文 献 综 述1.引言 随着便携式电子设备和电动汽车的持续发展,人们对电池的能量密度有了更高的要求,提升负极材料的容量成为提高电池容量的有效途径。

硅基负极具有与石墨相似的脱锂电位,同时拥有3600 - 4200 mAh g-1(Li15Si4,Li22Si5)的容量,可大幅提高电池的能量密度。

然而,由于其在充放电过程中巨大的体积变化(300%),导致形成的固体电解质界面膜不稳定,颗粒破碎、粉化,继而失去电接触,最终导致电极容量快速衰减和较低的库仑效率[1]。

所以,将硅与碳复合是解决硅基负极问题最有前景的方案。

本课题将在国内外研究进展的基础上,研究用于LIB负极的Si/C气凝胶的制备及性能研究,通过构筑Si/C气凝胶包覆及孔隙结构来实现循环稳定性的提升[2]。

2.锂离子电池结构及工作原理锂离子电池作为优异的储能设备主要由正极材料、负极材料、电解质、隔膜4个部分组成。

其中正负极材料能够保证锂离子在其中进行可逆地嵌入和脱出,以达到储存和释放能量的目的;电解质应该具有较高的锂离子电导率和极低的电子电导率[3],确保锂离子可以在电解液中快速传导且减少自放电;隔膜处于正负极材料中间,可以避免电池因两电极直接接触而短路,并且在电解质中具有较好的浸润性,能够形成锂离子的迁移通道。

锂离子电池的工作原理:主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作,电池在进行充电时,电池的正极上有锂离子脱出,脱出的锂离子经电解液运动到负极。

负极材料呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

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