硅基材料纳米管的制备及其锂离子电池性能研究

本项目重点研究了Si基材料纳米管的制备及其作为锂离子电池负极材料的性能。所开展的主要工作包括：（1）用电纺丝技术制备了高分子纳米纤维，通过优化工艺参数，实现了对纤维直径和均匀性的可控制备；（2）以高分子纳米纤维作为模板，用等离子体CVD和电子束蒸发技术包覆了Si基薄膜，并通过快速退火制备出具有多孔结构的Si基材料纳米管。通过研究Si基薄膜的沉积参数、退火工艺条件等对纳米管形貌和结构的影响，实现了纳米尺寸的孔、洞和通道等结构的可控制备；（3）以这些纳米管作为活性物质，研究制备了锂离子电池的阳极，对电极的比容量、充放电性循环性能等开展了系统的分析和评价；（4）研究了纳米管的纳米结构和导电性能等对电极性能的影响，通过优化材料性能参数和电极的制备工艺，获得了具有优良电化学性能的电极。Si电极的比容量高于2500 mAh/g，循环稳定性优异。. 项目还用电纺丝技术结合镁热还原直接制备出Si纳米管。用电纺丝技术结合热退火处理制备了碳纤维、用电化学沉积制备了纳米金属阵列、用CVD方法生长了金属硅化物纳米线等，并以这些纳米结构材料为核，用等离子体CVD和电子束蒸发技术包覆了Si基材料壳层。以这些核-壳结构作为活性物质，研究制备了锂离子电池阳极，对电极的比容量、充放电性循环性能等进行了系统的分析和评价。