中国科学 B 辑:化学 2009 年 第39卷 第12期: 1593 ~ 1597 《中国 科学》杂志社 SCIENCE IN CHINA PRESS scichina chem.scichina 锂电资料分享?? 群： SiO/CNTs：新型锂离子电池负极材料 任玉荣 ①②③*,瞿美臻①,于作龙①* ①中国科学院成都有机化学研究所, 成都 610041; ②吉林师范大学化学学院, 四平 136000; ③中国科学院研究生院, 北京 100039 * 通讯作者, E-mail: ryrchem@163 收稿日期：2009-05-17; 接受日期：2009-08-05 摘要 通过化学气相沉积方法原位制备了氧化硅 /碳纳米管(SiO/CNTs)负极材料. 关键词 扫描电镜(SEM)测试结果表明, 碳纳米管沉积在氧化硅表面, 形成笼状结构, 将氧化 硅粒子紧密包裹. SiO/CNTs负极材料的初始充放电容量分别为 1171和 789 mAh/g, 经过 80次充放电循环后, 可逆容量为 500 mAh/g. 在循环过程中, 碳纳米管和氧化 硅之间的紧密接触使得 SiO/CNTs复合材料保持了稳定的导电网络, 循环性能得以 提高. SiO/CNTs 化学气相沉积 复合材料 负极 锂离子电池 1 引言 Zhang等[10] Si/SiO复合材料, 20次循环后可逆比容量约为 540 mAh/g. Kim J H等使用聚乙烯醇做碳源 , 包覆 0.5~3 μmSiO, 经过 100次循环后, 比容量保持在 710 mAh/g. Shu等[12] 采用溶胶凝胶法合成了具有核壳结构的 SiO具有比商业用碳材料高的比容量(2043 [11] mAh/g)和较好优异的循环性能 , 能够大量吸收并存 储锂,是锂离子电池碳负极材料很有希望的替代 采用化学镀方式在多晶硅粉表面镀 物[1~3]. 但其商业化应用还存在一些难以解决的问题 首先, 在充放电过程中, 脱嵌锂反应使硅基材料体积 变化很大 , 导致电极材料的开裂和导电网络的破坏 , 循环性能差. 此外, 电导率低是限制其商业化应用的 另一重要因素 [4~6] . 为了解决上述问题 , 近年来, 研 究人员对 SiOx基负极材料进行了深入研究 [7~12]. H.Y. Ni-P催化剂, 通过化学气相沉积(CVD)方法合成的笼 状 CNTs/Si复合材料, 20次循环后可逆比容量为 940 mAh/g, 容量有待进一步提高 , 并且该材料合成中催 化剂采用化学镀的工艺繁琐精度要求较高 , 不利于 工业应用 . 将硅均匀分散到活性 /非活性材料中 , 是 缓解硅在循环过程中体积变化并改善其循环性能的 重要研究方向. 这篇快报, 我们提出一种简易可行的 化学气相沉积法原位合成 SiO/CNTs 复合材料的方 法, 并获得较高的比容量和优异的循环性能 . Lee等人通过机械球磨 SiO、Al和 Li2O2, 制备了纳 [7] 米硅均匀分散的负极复合材料 , 经过 40次循环后 , 其可逆比容量保持在 550 mAh/g以上. Morita和 Takami [8] 通过裂解聚糠醇在 SiO表面包覆碳, 制备了 Si/SiOx/C复合材料, 200次循环后的可逆比容量约为 700 mAh/g, 循环性能优异. Yang等 2 实验部分 [9] 用锂机械还原 2.1 SiO/CNTs 复合材料的制备 SiO, 得到了纳米硅、