作者：黄海铭1,2,3杜静1,2,3谢捷洋1,2,3陈情泽1,2,3朱润良1,2,3

作者单位：1.中国科学院广州地球化学研究所,中国科学院矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室2.中国科学院深地科学卓越创新中心3.中国科学院大学

刊名：硅酸盐通报

ISSN：1001-1625

出版年：2024-05-21

卷：43

期：8

起页：3053-3062

止页：

分类号：TB332;TM912

语种：中文

关键词：硅/碳化硅纳米复合材料;硅灰;镁热还原;锂离子电池;负极材料;工业固体废弃物;

内容简介

硅负极的体积效应导致锂离子电池的循环寿命短且容量迅速衰减，如何提高硅负极材料的循环稳定性至关重要。采用了熔盐辅助镁热还原法，通过使用含有单质碳的工业固体废弃物硅灰，成功设计了一种碳化硅增强的硅纳米材料（SF-Si）,所制备的SF-Si样品不仅保留了SF本身存在的SiC,还将单质碳转化为SiC,使样品中的SiC含量达到了16.4%（质量分数）。与经过热处理去除单质碳的硅灰制备的硅材料（H-SF-Si）相比，SF-Si负极材料表现出更好的循环性能和倍率性能，即第1圈2 584.76 mAh·g-1的高比容量和第100圈时具有83%的容量保持率，并且在高电流密度5 A·g-1下的平均容量仍为877.28 mAh·g-1,这主要归因于更高的SiC含量。研究表明，硅灰在锂离子电池硅负极领域具有应用潜力，其碳元素在制备硅基纳米材料时发挥积极的作用。