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硅具有理论比容量高、价格低廉、环境友好等优点,一直被认为最具前景的锂离子电池新型负极材料。然而,硅在充放电过程中会表现出严重的体积效应,容易造成硅颗粒粉化和电极内部的导电网络的破坏,严重制约着其商业化的应用。碳材料(如石墨)在充放电过程中的体积变化很小,具有良好的循环性能,碳本身就是锂离子和电子的良导体,但是它的容量相对较小,因此碳材料经常被用做高能量负极材料的基体材料。硅的嵌锂电位与碳材料相近,所以将硅、碳进行复合,形成特殊结构的材料,既保持了相当高的比容量,又改善了硅的体积效应,从而提高了其电化学稳定性,实现硅与碳的优势互补。本文以光伏废硅料作为硅源,采用低温氧扩散法制备出了硅氧混合物SiOx。以Si膨胀率为自身体积的3倍来计算,即当Si02的体积大于或等于Si体积的3倍时,Si的膨胀在Li+的充放电过程中不会导致整个Si/C颗粒体积的膨胀,即Si/C颗粒体积不发生明显的变化。计算得到x=1.145,即硅废料的氧化增重约为65.1%,对应的工艺条件为:马弗炉中800℃下保温10h。以间苯二酚-甲醛(RF)作为包覆碳源,经包液相覆、高温炭化、经过氢氟酸刻蚀后,得到的具有核壳结构的硅碳复合材料。结果表明,Si/C负极材料在经过500次的循环后性能不发生明显下降,其容量仍旧保持在1250mAhg-1以上,且其平均库伦效率达到99.5%。针对形成的硅碳复合材料碳层比表面积大的缺点,采用沥青二次包覆。研究表明二次包覆后Si/C材料的比表面积有了很大程度的降低,平均比表面积为98m2/g,在经过沥青二次包覆并高温炭化后在Si/C材料表面形成了较为连续的炭层,有效的提高了首次库伦效率。为了增强硅碳材料的结构稳定性,研究了增加间苯二酚-甲醛(RF)的量,形成较厚的C层。为了加快测试进度以及与工业化效果接近,这里采用负极材料为20%Si/C+80%石墨,结果表明在0.2C的电流密度下进行充放电测试,改进后纳米Si/C复合材料(与80%石墨混合)表现出了良好的循环性能,经过40次循环后可逆比容量在400mAhg-1以上,容量保持率在95%。对于以上反应产生的废液,采用氨化法回收纳米二氧化硅以及氢氟酸,提高了氟离子利用率,实现了化学试剂的循环使用及绿色化学。