一种Si/NiSi₂@C复合锂离子电池负极材料的高效制备及其电化学性能

邹畅¹，顾海涛²，丰震河²，高明霞¹

1. 浙江大学材料科学与工程学院2. 上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室

摘 要：以Si粉和Ni粉为主要原材料,通过对Si粉和Ni粉的球磨处理,结合柠檬酸碳源的高温热解,制备出一种碳包覆的Si/NiSi₂@C复合材料。采用多种技术手段研究了不同Ni添加量和原位碳的引入对复合材料结构形貌及其作为锂离子电池负极材料的电化学性能的影响。结果表明,Si粉和Ni粉在球磨过程中反应生成了NiSi₂合金相,弥散分布于复合材料中。柠檬酸高温裂解碳包覆于Si/NiSi₂复合颗粒表面,为复合材料构建了良好的导电网络。NiSi₂和高温裂解碳不仅增加材料的导电性,而且缓冲了脱嵌锂过程中Si的体积膨胀,有效地提高了材料的电化学性能。由于NiSi₂的电化学嵌锂活性低,随着Ni添加量的增加,材料的首次充放电容量降低,但材料的循环稳定性有所增加。其中当Ni的添加量为5wt%的Si/NiSi₂@C复合材料首次充放电容量分别为2754和2235mAh/g,首次库伦效率超过80%,经100次循环后的容量保持为1242mAh/g,显示出良好的电化学性能。

关键词：锂离子电池;负极材料;Si/NiSi₂@C复合材料;球磨;高温热解;