导　　师： 朱敏; Mark N.Obrovac

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 利用清洁能源是减少人们对化石燃料的依赖以及随之产生的环境破坏,实现经济可持续发展的必然选择。虽然人类拥有丰富的可用于发电的清洁二次能源资源,然而电能储存的困难仍然制约了其大规模应用。锂离子电池是目前最有优势的电能存储手段之一,但在其大规模应用,尤其车载应用,仍然面临巨大的挑战。提高锂离子电池负极材料的性能对于提升锂离子电池的储能密度具有重要意义。氧化铁和硅分别是转化反应型负极材料和合金化型负极材料,本文以提升这两类高容量负极材料的电化学性能为研究目标,分别采用普通摆震球磨、等离子球磨、水热反应等手段,对这些材料进行微米/纳米结构调控、多相复合、合金化,旨在获得高可逆循环容量、长循环寿命以及高倍率性能的储锂体系,以期最终满足工业化生产的需求。通过普通摆震式球磨处理,我们合成了一种Fe2O3-C复合材料。球磨可以简便地、高效地破坏原始片状石墨的择优取向,并导致其非晶化。我们研究了球磨时间的影响并发现,石墨在[001]方向的平均尺寸细化至约51-47 nm,Fe2O3的平均尺寸被细化至约32-19 nm。在适当的含碳量（20%-30%）与适当的球磨条件下（5 h）,Fe2O3-C复合材料能形成直径约10μm的球形二次颗粒。这种球形颗粒的形成对复合材料的容量、循环稳定性、库伦效率的提高起到了重要作用,因为它减小了颗粒的体积并且缓冲了循环过程中的体积变化。Fe2O3-20%C纳米复合材料首次可逆充电容量为550 mAh/g,占理论容量的61%,它的首次库伦效率在所有Fe2O3-x%C复合材料最高（72%）。50次循环之后,仍有90%的首次可逆容量得到保存。鉴于普通球磨容易使石墨非晶化,我们希望能减小石墨的层数同时保持它的二维结构。通过高能量的等离子球磨我们实现了少层石墨烯（FLG）的合成并将其进一步形成由F

关 键 词： 锂离子电池 氧化物负极 硅合金负极 等离子球磨 循环性能

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