超临界CO2流体辅助合成Si-Fe-Fe3O4-C复合材料及储锂性能

硅碳负极是未来锂离子电池材料发展的重点方向之一,本文针对传统球磨法制备硅碳负极复合不均匀、界面融合差等问题,提出了一种超临界二氧化碳(scCO₂)流体介质球磨合成Si-Fe-Fe₃O₄-C复合材料的新方法。研究发现,纳米硅和中间相碳微球(MCMB)在scCO₂介质球磨混合过程中,CO₂和Fe反应先得到均匀分散的Si-FeCO₃-C前驱体,然后FeCO₃原位高温固相分解得到Si-Fe-Fe₃O₄-C复合材料。同时,在scCO₂流体渗透下,MCMB剥离成石墨片,并与纳米硅和Fe-Fe₃O₄实现较好的界面融合,Fe-Fe₃O₄的引入显著提升了硅碳负极的储锂容量、循环稳定性和倍率性能,Si-Fe-Fe₃O₄-C复合材料在0.2 A·g?1下100次循环后可逆容量保持在1065 mA·h·g?1。本方法利用超临界流体渗透性好、扩散能力强等特点,合成工艺简便,容易工业化实施,具有商业化开发潜力。