三维多孔硅粉无氟化制备科学及其性能研究

单质硅因理论容量大、嵌/脱锂电位理想、与电解液反应活性低及储量丰富而成为锂离子电池负极材料研究的热点，但循环稳定性不理想已成为制约以实心硅颗粒为储锂母体负极材料实用化的瓶颈。在硅粉颗粒中造出三维孔隙，借助孔隙对硅颗粒在充放电循环过程中体积变化的"自吸收"效应，维持电极微观结构完整，是进一步提高硅负极可逆性能的有效途径。本项目以无氟浸出液对Mg2Si相的特征反应为基础，通过硅/镁高温熔炼、控温冷凝、无氟浸出等工艺得到多孔硅粉，研究其储锂性能及锂离子迁移特性。在对孔隙结构进行调控和优化的基础上，将前驱体溶液引入孔隙，在水热条件下同时实现炭化与球形化，得到循环性能优异的球形多孔硅/碳复合负极材料。项目将系统研究熔炼温度、冷凝速率、浸出条件及水热反应参数对多孔硅及多孔硅/碳复合材料的形貌、孔结构、组成与性能的影响规律，以期为高容量电极材料及其它多孔材料的研究与应用提供理论基础与借鉴。

单质硅因理论容量大、嵌/脱锂电位理想、与电解液反应活性低及储量丰富而成为锂离子电池负极材料研究的热点，但循环稳定性不理想已成为制约其实用化的瓶颈。在硅粉颗粒中构造三维孔隙，借助孔隙对硅颗粒体积变化的“自吸收”效应，维持电极微观结构完整，是进一步提高硅负极可逆性能的有效途径。本项目以无氟浸出液对Mg2Si相的特征反应为基础，通过硅/镁高温熔炼、控温冷凝、无氟浸出等工艺得到多孔硅粉，研究其储锂性能及锂离子迁移特性。在对孔隙结构进行调控和优化的基础上，将前驱体溶液引入孔隙，得到循环性能优异的球形多孔硅/碳复合负极材料。项目系统研究了熔炼温度、冷凝速率、浸出条件及水热反应参数对多孔硅及多孔硅/碳复合材料的形貌、结构、组成与性能的影响规律。