Cu3Si/ Cu 掺杂Si/ C 复合材料及储能性能

赵晋辉， 符恩伯，解勤兴

（1. 天津工业大学材料学院，天津300380 ；2.中国科学技术大学纳米学院，江苏苏州215000；3. 天津工业大学, 天津300380）

随着智能设备的普及，电动汽车的发展以及石油资源的短缺，低成本、高功率、长循环寿命以及环境友好的锂离子电池受到越来越广泛的关注[1]，然而商业石墨理论比容量仅为372 mAh/g[2]，远远无法满足市场对能源的迫切需求，因此急需寻找新型锂离子电池负极材料。

硅材料的理论比容量约4200 mAh/g，储量丰富，开发成本低廉而被认为是新型负极材料的候选者[3]，然而硅在充放电过程中易体积膨胀，且本身电导率较差而阻碍了硅的商业应用[3]。

本文采用机械球磨法将微米硅粉、铜粉、天然石墨以及聚丙烯腈混合均匀，随后经过低温预氧化和高温碳化成功地制备出Si/C@Cu 复合材料。其中聚丙烯腈高温热解形成无定型碳，与石墨相互协作，极大地缓解了硅的体积膨胀，提高了电导率；掺杂的Cu 粉以及高温生成的Cu3Si 合金同样起到了结构支撑作用，进而有效地提高了复合材料的电化学性能。

1 实验

1.1 样品的制备及仪器

1.1.1 实验药品

微米级硅粉（化学纯，最大几何尺寸＜5μm），创佳焊接材料；天然石墨（纯度＞99.99%），青岛石墨矿；铜粉（化学纯），南京京锐合金；聚丙烯腈（分析纯），天津科密欧；N,N-二甲基甲酰胺（分析纯），天津科密欧；无水乙醇（分析纯），天津风船

1.1.2 仪器

XQM-0.4 行星式球磨机，长沙天创粉末技术有限公司；PL-101-2BS 电热鼓风烘箱，天津中环电炉有限公司；DZF-6020 真空干燥箱，天津中环电炉有限公司；SX-G02123 节能箱式炉，天津中环电炉有限公司；……