硅纳米线-富勒烯综合体锂电池电极材料研究

项目名称： 硅纳米线-富勒烯综合体锂电池电极材料研究

项目编号： No.51172191

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 无机非金属材料学科

项目作者： 钟建新

作者单位： 湘潭大学

项目金额： 60万元

中文摘要： 硅具有很高的储锂理论比容量，是最有希望的新型锂离子电池负极材料之一。但硅基负极材料储锂后存在严重的体积膨胀，导致结构不稳定和容量快速衰减。本项目提出一种新颖的具有类拓扑网状结构特征的硅基负极材料，即硅纳米线-富勒烯阵列综合体结构。在该结构中，柔性导电富勒烯负载颗粒具有双重功能：一方面缓冲硅的体积膨胀，阻碍相邻硅纳米线的融合；另一方面充当硅纳米线的链接体，实现锂离子的多通道迁移。以硅纳米线-富勒烯综合体阵列结构作为负极材料制备出锂离子电池，采用微结构表征手段和电化学分析技术对其结构演变和电化学性能进行系统的评价和研究。结合计算模拟结果，通过研究制备工艺参数-材料微观结构-电化学性能之间的关系，阐明硅基综合体结构的储锂机制，解决硅作为负极材料在充放电过程中体积膨胀导致的循环性差、充放电性能低等关键问题，为硅材料作为新一代高性能锂离子电池的负极材料提供一种新的技术方案。

中文关键词： 硅；碳；锂离子电池；电化学性能；第一性原理计算

英文摘要：

英文关键词： Silicon；Carbon；Li-ion Batteries；Electrochemical Properties；Frst-principle Calculation