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BEAT365官方网站从二氧化硅出发低温合成硅纳米锂离子电池负极材料取得进展

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BEAT365官方网站从二氧化硅出发低温合成硅纳米锂离子电池负极材料取得进展

  一直以来,利用廉价的二氧化硅或硅酸盐制备硅材料都需要较高的反应温度。目前工业上采用的方法依然是高温碳热还原法(>

  一直以来,利用廉价的二氧化硅或硅酸盐制备硅材料都需要较高的反应温度。目前工业上采用的方法依然是高温碳热还原法(1700℃),所制备的硅大都为块材,难以应用于锂离子电池负极材料。2007年至今,650℃条件下镁热还原二氧化硅是主要的制备纳米硅材料的方法,但该方法条件苛刻,容易产生副产物Mg

  该工作是钱逸泰课题组熔盐体系中用金属镁还原四氯化硅(SiCl4+Mg+AlCl3)制备硅纳米材料.Ed.2015,54,3822)的拓展性工作,但此次报道的工作因采用二氧化硅及各种硅酸盐为硅源,原料更加易得、价格便宜,更易放大,该工作的实用性更加显著。另外,该工作可以用价格更加便宜的金属Al为还原剂,反应中生成AlOCl,解决了长期以来铝热反应中生成惰性的Al2O3而使反应无法低温下进行的问题,促进了反应在低温下的持续进行。

  该方法适用于还原各种二氧化硅粉体和含硅酸盐的原料如玻璃纤维、分子筛等BEAT365官方网站,以及矿物如钾长石、硅藻土和生物矿物质等,而且产率能达到70%以上。对本低温熔盐的反应机理深入研究发现,AlCl3熔盐能够直接参与到该金属热还原过程。Mg和Al参与的还原反应分别为:4Al+3SiO2+2AlCl3=3Si+6AlOCl,2Mg+SiO2+6AlCl3=2MgAl2Cl8+2AlOCl+Si,该反应体系中的副产物AlOCl极易处理。将铝热还原硅酸盐制备的纳米硅用于锂离子电池负极材料测试表明,在3A/g的电流密度下循环1000圈,可逆比容量保持870mAh/g,且首圈库仑效率高于80%,并具有很好的倍率性能。

  中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室及化学与材料科学学院钱逸泰教授和朱永春副研究员为该论文共同通讯作者,2014级博士生林宁为该论文的第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金的资助。