石墨烯桥联碳-聚乙二醇包覆的Si纳米颗粒Li离子电池复合负极材料

陈淑君; 岳红伟; 柴续; 张嘉佳; 铁伟伟; 张予立

doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20190717.001

石墨烯桥联碳-聚乙二醇包覆的Si纳米颗粒Li离子电池复合负极材料

1.
许昌学院化学化工学院许昌 461000;
2.
许昌学院新材料与能源学院许昌 461000

基金项目: 国家自然科学基金（11804289；21703195）；许昌学院科研项目（2018ZD001）；河南省教育厅项目（18A430029）；河南省科技厅项目（182102210501）

详细信息

通讯作者:
岳红伟,博士,副教授,研究方向为新能源材料与器件,E-mail:yuehw207@163.com

中图分类号: TM912;TB383.1
计量
- 文章访问数: 906
- HTML全文浏览量: 64
- PDF下载量: 86
出版历程
- 收稿日期: 2019-04-11
- 刊出日期: 2020-04-14

Graphene bridged carbon-polyethylene glycol-coated Si nanoparticle as anode material for lithium ion battery

1.
College of Chemistry and Chemical Engineering, Xuchang University, Xuchang 461000, China;
2.
College of Advanced Materials and Energy, Xuchang University, Xuchang 461000, China

摘要

摘要: Si是一种很有前途的Li离子电池负极材料。为解决其巨大体积形变导致的容量衰退快、循环寿命短等问题，采用简单的搅拌和热还原，利用聚乙二醇衍生的薄碳修饰Si纳米颗粒（C-PEG@Si NPs），并通过石墨烯的桥联来制备具有多级包覆结构的石墨烯桥联C-PEG包覆的Si纳米颗粒（graphene@C-PEG@Si NPs）复合材料。利用SEM、TEM、X射线衍射、恒流充放电测试等一系列表征测试方法对材料结构、物相和电化学性能进行分析。C-PEG与石墨烯涂层可有效地减小Li离子储存过程中Si对电解质的暴露面积并缓解其体积膨胀。研究结果表明，相比纯Si，graphene@C-PEG@Si NPs复合材料表现出优异的电化学性能，在210 mA/g 的电流密度下，经过100次循环可逆比容量仍高达1 032 mAh/g，电极在4 200 mA/g的大电流密度下循环100次，其比容量仍保持在430 mAh/g以上。
- Li离子电池 /
- Si /
- 石墨烯 /
- 聚乙二醇 /
- 复合材料
Abstract: Si is a promising anode material for use in lithium-ion batteries. To solve the problems of rapid capacity decay and short cycle life caused by its huge volume expansion, a simple agitation and thermal reduction method to modify Si nanoparticles with polyethylene glycol-derived thin carbon (C-PEG@Si NPs) was used, and hierarchical graphene@C-PEG@Si NPs composites by bridge of graphene were prepared. A series of characterization test methods including SEM, TEM, X-ray diffraction and constant charge-discharge test were used to investigate the structure, morphology and electrochemical properties of graphene@C-PEG@Si NPs composites. The thin carbon from PEG and graphene wrapping was used to block electrolyte contact and buffer volume changes, respectively. The results show that compared to pure Si, the graphene@C-PEG@Si composites exhibit outstanding electrochemical performance with the reversible specific capacity of 1 032 mAh/g after 100 cycles at a current density of 210 mA/g, and a capacity higher than 430 mAh/g at a current density of 4 200 mA/g after 100 cycles.
- lithium ion batteries /
- Si /
- graphene /
- polyethylene glycol /
- composites

HTML全文

参考文献(0)

施引文献(25)

期刊类型引用(14)

1.	陈欣玥，管舒仪，蔡晓丹，张笑，赖坤容，杨明琰，田稼. 木质纳米纤维素增强聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能研究. 化工新型材料. 2023(02): 218-222+228 . 百度学术
2.	周鉴澄，陈国华，陈丹青. 具有温度敏感特性的高强度聚(N-异丙基丙烯酰胺)基纳米纤维膜. 复合材料学报. 2023(06): 3441-3448 . 本站查看
3.	曹璐，贾园，薛怡章，周星博，姜子景. 改性聚乙烯材料制备及其在体育器材领域中的应用. 合成材料老化与应用. 2023(04): 119-124 . 百度学术
4.	王小凡，李婷，陈新，朱海燕，苗红艳，吴秀明. 聚乙烯醇/原花青素共混物薄膜的制备及其性能研究. 功能材料. 2022(05): 5147-5152 . 百度学术
5.	杨明琰，陈欣玥，张笑，管舒仪，蔡晓丹，张文博，王福俊，李鑫，王新平. 双醛纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及其性能. 复合材料学报. 2022(10): 4889-4897 . 本站查看
6.	吴凯，韩好，汪琪，胡源，徐玲琳，高云. 水凝胶复合水泥基材料性能与微结构特征. 硅酸盐学报. 2021(11): 2470-2477 . 百度学术
7.	储李娜，敖先权，陈前林，郭妤，曹阳. 改性聚乙烯醇添加酒糟制备缓释肥包膜材料的表征及其性能. 化工进展. 2020(02): 627-634 . 百度学术
8.	黄晓华. 改性聚乙烯的制备工艺及其在体育器材领域的应用研究进展. 合成树脂及塑料. 2020(03): 95-98 . 百度学术
9.	梁爽，胡亚松，夏传俊，陈俊英，黄霞. 低聚肽对PVA/PEG复合薄膜相容性的影响. 塑料. 2020(03): 21-23+27 . 百度学术
10.	陈林. PVA/PAA/CMC高吸水树脂的合成和性能研究. 广东化工. 2020(13): 66-68 . 百度学术
11.	李泓，张静，陈可，罗程严，徐春波，梁宸，李波，肖文谦，廖晓玲. 羟基磷灰石纳米纤维增强甲基丙烯酸酐改性明胶复合水凝胶的制备及性能. 复合材料学报. 2020(10): 2572-2581 . 本站查看
12.	刘慰，司传领，杜海顺，张苗苗，ZHANG Xinyu，解洪祥. 纳米纤维素基水凝胶的制备及其在生物医学领域的应用进展. 林业工程学报. 2019(05): 11-19 . 百度学术
13.	王小燕，刘利，曾秀，马群忠，谷山林，熊定奎，王海燕. 载Ag改性桑枝韧皮纤维素/聚乙烯醇复合膜的制备及表征. 复合材料学报. 2019(11): 2502-2508 . 本站查看
14.	单友娜，景治娇，葛雪松，吴琳，姜义军. SiO_2/纤维素复合气凝胶的制备及性能研究. 化工新型材料. 2018(09): 250-252+255 . 百度学术