机械化学法原位合成硅基纳米复合电极材料及其性能研究

单质硅具有很高的理论比容量和理想的嵌/脱锂电位，是目前锂离子电池负极材料的研究热点。到目前为止尚不能从根本上解决硅在充放电过程中的体积效应以及首次库仑效率低等难题，制备成本也较高。硅负极复合化是重要的发展方向。本项目提出利用机械化学法以金属锂为还原剂原位合成纳米硅并在线生成与纳米锂化合物如硅酸锂、氮化锂等的复合材料，这种具有锂离子传导特性的纳米第二相可以有效地缓释硅在充放电过程中的体积效应，显著提高硅的首次库伦效率。项目将系统研究机械化学合成过程中纳米硅及其复合材料形成的热力学和动力学，建立纳米硅在锂离子导体基体中的脱嵌锂动力学模型，探索有效抑制硅在脱嵌锂过程中体积效应的途径。通过本项目的实施有望研制成功高性能、低成本的锂离子电池硅基负极材料，为锂离子电池的进一步发展奠定基础，同时还将丰富无机材料的制备技术。