3-氨基三乙氧基硅烷偶联剂修饰Si基高性能锂离子电池负极材料

李 肖，宋 燕，田晓冬，王 凯，郭全贵，刘 朗

（1.中国科学院大学，北京100049；2.中国科学院山西煤炭化学研究所，中国科学院炭材料重点实验室，山西太原030001）

3-氨基三乙氧基硅烷偶联剂
修饰Si基高性能锂离子电池负极材料

李 肖1，2，宋 燕2，田晓冬1，2，王 凯1，2，郭全贵2，刘 朗2

（1.中国科学院大学，北京100049；2.中国科学院山西煤炭化学研究所，中国科学院炭材料重点实验室，山西太原030001）

为了提高硅碳复合材料中硅的使用效率，使用3-氨基三乙氧基硅烷偶联剂（3-APTS）对硅纳米颗粒进行表面修饰，制备了3-APTS-Si@C/G复合材料。采用SEM、TEM、FT-IR、TGA、Raman等对材料微观形貌、结构及组分进行表征。结果表明，3-APTS对硅纳米颗粒有良好的分散作用，没有发现明显的硅颗粒团聚现象。3-APTS-Si@C/G复合材料呈现yolk-shell结构，其作为锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能。在100 mA·g-1的电流密度下，首次可逆容量为1 699 mAh·g-1，50次循环后可逆容量为913 mAh·g-1，35次循环后容量保持率为99.6％，明显高于Si@C/G复合材料（首次可逆比容量为652.9 mAh·g-1，50次循环之后可逆比容量为541 mAh·g-1）。当电流密度达到1 500 mA·g-1时，其可逆容量可达到480 mAh·g-1。

锂离子电池；硅纳米颗粒；3-APTS-Si@C/G复合材料；循环稳定性

1　前言

随着经济社会的快速发展，目前商业化石墨基锂离子电池因其较低的能量密度已无法满足现实需求，因而具有高能量密度的锂离子电池的研发迫在眉睫［1，2］。硅（Si）具有较高的理论比容量（4 200 mAh·g-1）、适中的电压平台和环境友好等优点，成为提高锂离子电池负极能量密度的首选材料之一［3］。然而Si在充放电过程中存在着体积变化大，电导率低等问题，严重制约着循环寿命和倍率性能的进一步提高［4］。……