插层式硅/石墨烯复合负极材料的构建和储锂性能研究

Development of the electrode materials is the key technology, with the help of it, the lithium ion battery can be used efficiently. And lithium storage property is directly related to the structure of the material. The exploiture of new and efficient lithium storage materials and the researches on the structure-activity relationship between electrode and the storage of lithium have become a hot spot. In this project the intercalation -type silicon /graphene material are intended to be synthesized by synchronous synthesis means. Using modern testing methods to observe the physicochemical and structural characteristics of Si/G composite which will be obtained with different Si sources and load. And the electrochemical properties will be evaluated, so the relationship between the structural characteristics and the lithium storage performance will be obtained. So that, the high density materials of lithium storage will be got. It will provide technological support for the industrial application.

电极材料的开发是锂离子电池得以有效利用的关键技术，而储锂性能又与材料的结构直接相关，所以新型高比能负极材料的开发及其储锂性能之间的构效关系的研究尤为重要。本课题拟采用同步合成技术制备“插层式”硅/石墨烯复合负极材料。通过现代表征技术考察不同硅源、不同负载量对不同硅/石墨烯复合材料的物化和结构特征的影响，对其电化学性能进行评价，从而获得硅/石墨烯复合材料结构特征和储锂性能之间的关系，以期获得高比能的负极材料，为其工业化应用提供技术支持

本项目旨在设计、开发新型、高比能的插层式硅/石墨烯复合负极材料，注重构建结构并将其应用锂离子电池电极。通过石墨烯的多孔结构、形貌和官能团的调控研究复合电极的物相组成、多孔结构、表面形貌等与与传质动力学参数及性能之间的关系，探索电极传质机制，揭示电极多孔复合结构对电化学反应动力学的影响。主要研究内容包括:(1)系统研究和总结了多孔石墨烯的合成方法，获得介孔结构石墨烯和功能化石墨烯制备的最佳条件；（2）纳米硅/石墨烯的可控制备、结构和物性研究（3）高性能纳米碳/硅电极材料的能量存储和电荷输运机制（4）以氧化石墨烯为原料，经真空过滤和化学还原制备了石墨烯基多孔扩散层基底，并应用于复合材料制备和锂离子电池电极材料，遗憾的是该扩散层基底材料虽然具有较高的导电性，但离子传输性能尚不理想，还有待遇进一步探索。. 此外，开展了两项与本项目密切相关的研究工作：（1）石墨烯与二氧化硅复合材料制备和性能研究；（2）导电水凝胶包覆的硅基氧化物复合材料制备和性能研究。以上两个方向研究还将进一步深入探索。