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[能源与动力工程] 硅氧碳氮新型硅负极材料的制备及其电化学性能

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admin 发表于 2025-1-18 20:58 | 查看全部 阅读模式

硅氧碳氮新型硅负极材料的制备及其电化学性能
摘要:摘要以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)与甲醛为原料通过烷氧基水解和席夫碱反应生成前驱体,高温热解制备硅氧碳氮(SiOCN)复合负极材料。比较研究了商用的电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)和自制的有机氟硅电解液添加剂(MFSM2)在SiOCN电池中的电化学性能。与使用基础电解液相比,在使用MFSM2和FEC后电池可逆容量从614.6 mA∙h/g分别提高至899.9 mA∙h/g和886.9 mA∙h/g,库仑效率从58.3%分别提高至62.2%和62.8%。循环伏安、电化学阻抗谱、扫描电子显微镜等分析结果表明,加入添加剂后在SiOCN电极表面反应形成稳定均匀致密的固体电解质界面膜,减小了界面阻抗,提高了离子传输速率,从而提高了SiOCN电池的电化学性能。

Abstract::A novel silicon oxycarbonitride (SiOCN) composite is synthesized through an aldimine condensation of 3-aminopropyltriethoxysilane with formaldhyde and simultaneous hydrolysis of alkoxy, followed by subsequent thermal pyrolysis. The electrochemical performance of SiOCN as anode material is comparatively studied with the addition of a commercial electrolyte additive of fluoroethylene carbonate (FEC) and a lab-made organic fluorosilane electrolyte additive (MFSM2) in the base electrolytes. In comparison to the base electrolyte, the initial reversible capacity increases from 614.6 mA∙h/g to 899.9 mA∙h/g and 886.9 mA∙h/g for the electrolyte with MFSM2 and FEC additive, respectively. Correspondingly, the initial coulombic efficiency increases from 58.3% to 62.2% and 62.8%. The results of cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and scanning electron microscopy showed that the addition of additives reacted on the surface of the SiOCN electrode to form a stable, uniform, and dense solid electrolyte interphase, which reduced the interfacial impedance and increased the ion transport rate, thus improving the electrochemical performance of the SiOCN cell.

中文标题:硅氧碳氮新型硅负极材料的制备及其电化学性能
英文标题:Preparation and Electrochemical Properties of Novel Silicon Oxycarbonitride Anode Material
发表时间:2023-12-27

作者:
钟琪, 余德馨, 赵欣悦, 傅儒生, 张灵志
作者简介:
#该作者对论文有同等贡献钟 琪(1999-),女,硕士研究生,主要从事锂离子电池负极材料研究。余德馨(1987-),男,硕士,工程师,主要从事锂离子电池负极材料研究。张灵志(1969-),男,博士,研究员,博士生导师,主要从事有机光电材料和纳米材料的设计和合成及其在电化学储能器件的应用研究。

关键词:锂离子电池,硅氧碳氮,氟硅烷,电解液添加剂,
Key words:lithium-ion battery,SiOCN,fluorosilane,electrolyte additive,
2025-1-18 20:58 上传
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