《矽基材料納米管的製備及其鋰離子電池性能研究》是依託蘭州大學，由賀德衍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：矽基材料納米管的製備及其鋰離子電池性能研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：賀德衍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在用具有高產率的電紡絲方法製備的高分子納米纖維表面，用電漿CVD技術包覆本徵的和摻雜的Si基材料，通過快速紅外光退火製備出具有多孔結構的Si基材料納米管。研究電漿CVD參數、退火工藝條件等對納米管形貌和微結構的影響，實現納米尺寸的孔、洞和通道等結構的可控制備。以這些納米管作為負極材料製備出高容量的鋰離子電池，對電池的電容值、充放電性能等做系統的分析和評價，研究納米管的形貌、結構和成分等對電池性能的影響，獲得具有優異充放電性能和循環穩定性（比容量高於2500 mAh/g，循環次數大於300次）的鋰離子電池樣品，為Si基材料在鋰離子電池中的套用提供可靠的實驗數據和有價值的技術方案。
結題摘要
本項目重點研究了Si基材料納米管的製備及其作為鋰離子電池負極材料的性能。所開展的主要工作包括：（1）用電紡絲技術製備了高分子納米纖維，通過最佳化工藝參數，實現了對纖維直徑和均勻性的可控制備；（2）以高分子納米纖維作為模板，用電漿CVD和電子束蒸發技術包覆了Si基薄膜，並通過快速退火製備出具有多孔結構的Si基材料納米管。通過研究Si基薄膜的沉積參數、退火工藝條件等對納米管形貌和結構的影響，實現了納米尺寸的孔、洞和通道等結構的可控制備；（3）以這些納米管作為活性物質，研究製備了鋰離子電池的陽極，對電極的比容量、充放電性循環性能等開展了系統的分析和評價；（4）研究了納米管的納米結構和導電性能等對電極性能的影響，通過最佳化材料性能參數和電極的製備工藝，獲得了具有優良電化學性能的電極。Si電極的比容量高於2500 mAh/g，循環穩定性優異。 項目還用電紡絲技術結合鎂熱還原直接製備出Si納米管。用電紡絲技術結合熱退火處理製備了碳纖維、用電化學沉積製備了納米金屬陣列、用CVD方法生長了金屬矽化物納米線等，並以這些納米結構材料為核，用電漿CVD和電子束蒸發技術包覆了Si基材料殼層。以這些核-殼結構作為活性物質，研究製備了鋰離子電池陽極，對電極的比容量、充放電性循環性能等進行了系統的分析和評價。
