柔性自支撑氮掺杂还原氧化石墨烯/硅复合材料的制备及其储锂性能研究

作     者：李东风 隋林秀 张雨萱 王鹏 孙玉恒 胡兵兵 袁小亚 Li Dongfeng;Sui Linxiu;Zhang Yuxuan;Wang Peng;Sun Yuheng;Hu Bingbing;Yuan Xiaoya

作者机构：重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆诺奖二维材料研究院有限公司重庆400714 

出 版 物：《化工新型材料》 (New Chemical Materials)

年 卷 期：2025年第53卷第6期

页      面：88-93页

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(51402030) 重庆市技术创新与应用发展专项重点项目(CSTB2022TIAD-KPX0031) 重庆市级引导区县科技发展专项资金(JSYY2023010) 重庆市研究生导师团队建设项目(JDDSTD2022006) 

主　　题：锂离子电池 硅碳负极 石墨烯 柔性电极 

摘      要：硅储量丰富,低放电电压和高理论比容量使其成为新一代锂离子电池负极材料的有力竞争者。但是硅负极在锂离子嵌入脱出的过程中极易粉化,导致容量快速衰减。通过调控硅与氧化石墨烯的比例,采用静电自组装法制备了柔性自支撑氮掺杂还原氧化石墨烯/硅(N-rGO@Si)复合材料。透射电子显微镜和X射线光电子能谱分析表明纳米硅颗粒被还原氧化石墨烯(rGO)片层包裹同时被氮掺杂。相比于纯硅电极,柔性自支撑复合电极的电化学性能明显提升,其中N-rGO@Si-2表现最优,在电流密度100mA/g条件下经过100次循环后可逆比容量仍保持1090.92mAh/g,这得益于碳包覆和氮掺杂,氮掺杂提高了复合材料的导电性,薄膜型石墨烯约束了纳米硅颗粒的体积变化,维持了结构和界面稳定性,并为界面提供了有效保护,使其具有优异的储锂性能。