锂离子电池硅/碳复合网状整体电极的制备与性能

吴军雄^1,2，秦显营¹，梁葛萌^1,2，韵勤柏^1,2，贺艳兵¹，康飞宇^1,2，李宝华¹

1. 清华大学深圳研究生院下一代动力与储能电池关键技术工程实验室炭功能材料工程实验室2. 清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室

摘 要：基于静电喷雾沉积技术制备了硅-纳米炭纤维-石墨烯杂化膜（Si/CNF/G）,其中纳米硅颗粒包覆在多孔炭基体中,由纳米硅和多孔炭组成的二次结构被镶嵌在由纳米炭纤维和石墨烯组成的三维交联炭网络中,最终构成无粘结剂的硅/碳复合整体电极。Si/CNF/G三维杂化膜用作锂离子电池电极时,表现高的可逆比容量、长的循环寿命和良好的倍率性能。0.2 A·g^-1恒定电流密度下,首次可逆比容量为957mAh·g^-1,经100圈循环容量保持率为74.4%;2 A·g^-1恒定电流密度下,可逆比容量为539mAh·g^-1。多孔炭基体可有效缓冲硅的体积变化,促进形成稳定的固态电解质界面;纳米炭纤维和石墨烯构建的三维炭网络既稳定了电极的整体结构,又可为电子和离子提供快速传输通道。

关键词：锂离子电池;硅/碳负极;电化学性能;静电喷雾沉积;