权利要求
1.一种Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，其特征在于，用聚乙二醇二丙烯酸酯对纳米硅粉进行包覆，退火后得到Si@SiC，之后再进行回火处理得到所述Si@SiC@EG三元复合材料。
2.根据权利要求1所述的Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，其特征在于，用所述聚乙二醇二丙烯酸酯对所述纳米硅粉进行包覆，退火后得到所述Si@SiC的步骤为：
将所述聚乙二醇二丙烯酸酯和偶氮二异丁腈加入丙酮中，搅拌均匀，得到第一溶液;
将所述纳米硅粉加入丙酮中，超声处理后得到第二溶液;
将所述第一溶液和所述第二溶液混合，加热条件下进行反应后得到中间体;
将所述中间体进行退火后得到所述Si@SiC。
3.根据权利要求2所述的Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇二丙烯酸酯和偶氮二异丁腈的质量比为1∶0.021。
4.根据权利要求2所述的Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇二丙烯酸酯和所述纳米硅粉的质量比为2∶0.45。
5.根据权利要求4所述的Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，其特征在于，所述纳米硅粉的粒径为30nm。
6.根据权利要求2所述的Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为70 ℃，时间为12h;
和/或，所述退火的温度为1450 ℃，保温时间为2h。
7.根据权利要求1所述的Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，其特征在于，所述回火处理的温度为1500℃，保温时间为15min。
8.一种Si@SiC@EG三元复合材料，其特征在于，根据权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到。
10.权利要求8所述的Si@SiC@EG三元复合材料在制备锂离子电池中的应用，其特征在于，所述Si@SiC@EG三元复合材料作为锂离子电池的负极材料。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于电极材料技术领域，尤其涉及一种Si@SiC@EG三元复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
[0002]锂离子电池由于具有高能量密度、长使用寿命、环境污染小和低自放电率等优点，从小型消费电子产品到大型电动汽车、航天器等均已得到广泛应用，随着新能源的持续发展，锂离子电池有望在大型储能和动力电芯领域有更广泛应用。负极材料作为锂离子电池材料的主材之一，约占制造总成本的20%，对锂离子电池的能量密度、安全性能以及寿命有着很大影响。目前锂离子电池的负极材料以石墨为主，石墨负极较低的能量密度(250 Wh/kg)无法满足2025年单体电池的400 Wh/kg 的能量密度目标。
[0003]硅常常与石墨搭配使用，用于制备锂离子电池的负极材料中，由于硅基材料具有4200 mAh/g 的理论比容量，是普通石墨的10倍以上，因此将硅与石墨搭配使用能够提高负极比容量，有望为电池整体的容量带来极大地提升。研究者们目前采用的硅基负极材料技术主要包括：硅碳复合、碳包覆硅、多孔碳沉积硅等，用来提升锂离子电池负极材料的比容量。
[0004]硅碳复合技术虽然能很大程度地提升电池的容量和能量密度，但硅在充放电过程中的大幅度体积变化和低导电性极大地限制了其在锂离子电池(LIBs)中的应用。
发明内容
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出了一种Si@SiC@EG三元复合材料及其制备方法与应用。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
[0007]本发明提供了一种Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)对纳米硅(Si)粉进行包覆，退火后得到Si@SiC，之后再进行回火处理得到所述Si@SiC@EG三元复合材料。
[0008]本发明采用包覆技术，利用高分子聚合物PEGDA对纳米Si粉进行包覆，在包覆后进行高温碳化得到外层为刚性碳化硅(SiC)、内层为Si的材料(即Si@SiC)，再将此材料进行回火析出外延石墨烯(EG)，得到最外层由石墨烯包覆、中间层为SiC、内层为Si的多层复合材料(即Si@SiC@EG三元复合材料)，EG能够提高复合材料的导电性，中间层的SiC能够抑制内核硅的体积膨胀，使硅基材料作为负极后，在拥有高比容量的同时，又能达到增强其导电性和抑制体积膨胀的效果。本发明的复合材料(Si@SiC@EG三元复合材料)组装的扣式锂离子电池在0.1 A·g-1的电流密度下经过150次循环后容量高达1555.6 mAh·g-1，在2 A·g-1的电流密度下经过2000次循环后为887 mAh·g-1。纳米Si粉通过生成SiC刚性层并原位析出石墨烯后，电池的整体循环性能和容量均得到了提升。本发明的包覆策略为制备高性能硅基锂离子电池的制备提供了一种重要的方法。
[0009]进一步地，用所述PEGDA对所述纳米Si粉进行包覆，退火后得到所述Si@SiC的步骤为：
[0010]将所述PEGDA和偶氮二异丁腈加入丙酮中，搅拌均匀，得到第一溶液;
[0011]将所述纳米Si粉加入丙酮中，超声处理后得到第二溶液;
[0012]将所述第一溶液和所述第二溶液混合，加热条件下进行反应后得到中间体;
[0013]将所述中间体进行退火后得到所述Si@SiC。
[0014]进一步地，所述PEGDA和偶氮二异丁腈(AIBN)的质量比为1∶0.021。
[0015]进一步地，所述PEGDA和所述纳米Si粉的质量比为2∶0.45。
[0016]进一步地，所述纳米硅粉的粒径为30nm。
[0017]进一步地，所述加热的温度为70 ℃，时间为12h;
[0018]和/或，所述退火的温度为1450 ℃，保温时间为2h。
[0019]进一步地，所述回火处理的温度为1500℃，保温时间为15min。
[0020]本发明还提供一种根据上述制备方法制备得到的Si@SiC@EG三元复合材料。
[0021]在现有方法中，采用纳米碳化硅颗粒在氩气气氛下经过1500℃高温煅烧制备可得到SiC@EG的锂离子电池负极材料，但该方法制备得到的材料仅含有SiC@EG，缺少硅内核，从而导致组装成的电池容量低于采用本发明方法合成的Si@SiC@EG三元复合材料组装成的电池，未能使材料发挥更大性能。在现有方法中，通过一步水热法制备Zn2SiO4/C纳米线束作为牺牲模板，并通过镁热还原反应制备Si/SiC/C复合微纺锤结构，这种方法制备的Si@SiC@C的复合负极材料与采用本发明方法制备得到的Si@SiC@EG三元复合材料相比，C的导电性远没有外延石墨烯(EG)的导电性好，因此材料性能没有采用本发明制备的Si@SiC@EG三元复合材料所组装成的电池性能好。
[0022]本发明还提供一种锂离子电池，其负极材料为上述Si@SiC@EG三元复合材料。
[0023]本发明还提供一种上述Si@SiC@EG三元复合材料在制备锂离子电池中的应用，其中所述Si@SiC@EG三元复合材料作为锂离子电池的负极材料。
[0024]与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
[0025]硅(Si)材料本身具有极高的比容量，是石墨的10倍，因此其在锂离子电池负极材料中具有很大的应用潜力。但是，因为其导电性差，充放电过程中较大的体积膨胀导致其循环寿命短，电荷转移效率低。因此将硅材料与碳材料设计不同的复合结构是硅碳锂电池材料的主要性能提升方法。本发明除了考虑材料形态变化策略(比如改变材料表面形状)抑制其体积膨胀效应外，同时采用回火的方法析出外延石墨烯(EG)增强电荷迁移导电能力来进一步改进和提升锂离子电池的性能。具体的思路是，第一步选择低聚物(PEGDA)对Si进行聚合包覆，使Si材料表面的包覆更加均匀;第二步则通过高温退火的方法，在Si材料表面形成SiC的刚性结构，抑制Si材料在循环过程中出现的体积膨胀效应;第三步是将表面包覆SiC的Si@SiC的复合材料进行回火处理，在SiC表面析出外延石墨烯(EG)，提升其离子迁移性能(锂离子)和电荷转移性能，从而达到增强储锂性能和增强导电性能，进而提升锂离子电池综合性能的目的。
附图说明
[0026]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0027]图1为本发明实施例1中Si@SiC@EG三元复合材料的制备流程图;
[0028]图2为本发明实施例1中Si@SiC@EG三元复合材料形成过程的示意图;
[0029]图3为实施例1中Si@SiC和Si@SiC@EG三元复合材料的整体XRD图和在17~27.5°的局部放大XRD图，其中(a)为整体XRD图，(b)为在17~27.5°的局部放大XRD图;
[0030]图4中(a)为实施例1中Si@SiC@EG三元复合材料组装的半电池的CV曲线，(b)为实施例1中Si@SiC@EG三元复合材料组装的半电池的b值，(c)为不同扫描速率(扫速)下实施例1中Si@SiC@EG三元复合材料组装的半电池的赝电容贡献率，(d)为1 mV·s-1下实施例1中Si@SiC@EG三元复合材料组装的半电池的赝电容贡献率;
[0031]图5为实施例1中Si@SiC@EG三元复合材料组装的半电池在不同电流密度下的电化学性能图，其中(a)的电流密度为0.1 A·g-1，(b)为当测试的电流密度从0.1 A g-1增加到0.2、0.5、0.8、1.0、3.0、5.0 A·g-1时的平均可逆电容，(c)的电流密度为2 A·g-1。
具体实施方式
[0032]现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0033]应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0034]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0035]在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
[0036]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0037]本发明的实施例提供了一种Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)对纳米硅(Si)粉进行包覆，退火后得到Si@SiC(其为核壳材料，SiC作为外壳，Si作为内核)，之后再进行回火处理得到Si@SiC@EG三元复合材料。
[0038]本发明选择纳米Si粉(优选粒径为30nm)，主要是保持纳米级粒径，防止硅粒子尺寸过大(比如微米级)会在电化学循环过程中发生因为膨胀而碎片化严重问题。纳米级尺寸更好控制，对电池的电化学循环性能影响更低。PEGDA是一种低聚物(平均分子量为575)，之所以选用这种低聚物是因为它还能在偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂时发生热聚合反应，得到高分子链的聚氧化乙烯(PEO)，形成高分子链包裹纳米Si粉，得到碳包覆硅材料，然后在1450℃煅烧后获得SiC包裹的硅(Si@SiC)材料，在保护硅的同时避免硅膨胀发生;同时进一步在1500℃煅烧的情况下，SiC发生分解，获得石墨烯外层包覆的三元结构(Si@SiC@EG三元复合材料)，进一步避免Si的膨胀和碎片化。
[0039]在本发明的实施例中，用PEGDA对纳米Si粉进行包覆，退火后得到Si@SiC的步骤为：
[0040]将PEGDA和偶氮二异丁腈加入丙酮中，搅拌均匀，得到第一溶液;
[0041]将纳米Si粉加入丙酮中，超声处理后得到第二溶液;
[0042]将第一溶液和第二溶液混合，加热条件下进行反应后得到中间体;
[0043]将中间体进行退火后得到Si@SiC。
[0044]在本发明的实施例中，PEGDA和偶氮二异丁腈(AIBN)的质量比为1∶0.021。
[0045]在本发明的实施例中，PEGDA和纳米Si粉的质量比为2∶0.45。PEGDA和纳米Si粉(Si纳米粒子)混合均匀后，在AIBN引发剂作用下在Si纳米粒子外层发生热聚合反应，获得高分子PEO，然后通过高分子链更致密包裹Si纳米粒子。PEGDA聚合成PEO后，在高温(500℃以上就会开始生成衍生碳)进行碳的转变，进一步在高温下这些碳会沉积到Si纳米粒子表面进行碳小分子的包覆(Si@C)，继续高温后，硅碳发生反应生成SiC，也就是Si纳米粒子表面的碳转换为SiC，形成Si纳米粒子被SiC包覆的结构(Si@SiC);然后1500℃处理15min，部分的SiC就会热分解，得到的石墨烯沉积到SiC表层，获得三元结构硅/碳化硅/石墨烯(Si@SiC@EG)。在本发明中，PEGDA既是碳的来源，也是SiC的来源(之一)，还是石墨烯的前驱体。
[0046]在本发明的实施例中，纳米Si粉的粒径为30nm。
[0047]在本发明的实施例中，加热的温度为70 ℃，时间为12h;退火的温度为1450 ℃，保温时间为2h。
[0048]在本发明的实施例中，退火在管式炉中进行，在进行退火之前，通入150 sccm的氮气90 ~100min以净化炉内环境。
[0049]在本发明的实施例中，回火处理在管式炉中进行，在进行回火处理之前，通入150sccm的氮气90 ~100min以净化炉内环境。
[0050]在本发明的实施例中，回火处理的温度为1500℃，保温时间为15min。本发明先在1450℃下退火2小时形成Si@SiC核壳结构;然后在1500℃下短时(15分钟)回火处理，诱导外延石墨烯(EG)生长，能更好保护Si纳米粒子，避免其在电化学循环中因为膨胀产生的碎片化问题，避免了锂离子电池的电化学性能不稳定问题。
[0051]本发明的实施例还提供了一种根据上述制备方法制备得到的Si@SiC@EG三元复合材料。
[0052]本发明的实施例还提供了一种锂离子电池，其负极材料为上述Si@SiC@EG三元复合材料。
[0053]本发明的实施例还提供了一种上述Si@SiC@EG三元复合材料在制备锂离子电池中的应用，其中Si@SiC@EG三元复合材料作为锂离子电池的负极材料。
[0054]在本发明中，低聚物PEGDA在AIBN作为引发剂的作用下，发生热聚合反应获得高分子(即PEO)，获得了均匀包裹Si纳米粒子结构(Si@PEO);然后通过高温煅烧，让高分子PEO转化成衍生碳进一步紧密包裹在Si纳米粒子外表面;同时，在1450℃的时候，Si和C会发生反应生成SiC外层，将Si@PEO转换成SiC包裹Si纳米粒子的结构(即Si@SiC);进一步在1500℃的时候，通过部分SiC外层结构热分解获得石墨烯形成三元结构(即Si@SiC@EG三元复合材料)，这样能更好保护Si纳米粒子，避免其在电化学循环中因为膨胀产生的碎片化问题，避免了锂离子电池的电化学性能不稳定问题。此外，本发明通过煅烧气流严格控制(即：通入150 sccm的氮气90 ~100min以净化炉内环境)，避免在三元结构中形成SiO2等杂质影响三元结构的电化学性能，也避免了因为Si含量降低而导致的降低容量和倍率等性能的问题。
[0055]在本发明的实施例中，性能测试参照锂离子电池的国家标准GB/T 31486-2015。
[0056]在本发明的以下实施例中，专用名词和英文缩略词的含义如表1所示。
[0057]表1 专用名词和英文缩略词的含义
[0058]
[0059]赝电容贡献率是衡量赝电容在储能过程中所占主导程度的指标，其数值反映了赝电容机制对电荷存储的贡献比例，高贡献率通常意味着材料具有更高的能量密度、功率密度及循环稳定性。通过CV测试在不同电压扫描速率下(如0.1-10 mV/s)获取峰电流值，利用公式logi=blogv+logk计算b值(其中i是电流(A)，v是扫描速率(V/s)，b是通过线性拟合logi与logv的关系得到的斜率值，k是常数(与电极材料的本征电化学活性相关)，logk是线性拟合的截距项)：
[0060]b=0.5：电极材料表现为电池属性(扩散控制主导)，电荷存储主要依赖体相扩散过程(如锂离子嵌入/脱出);
[0061]0.5
[0062]b≥1：电极材料表现为赝电容属性(电容控制主导)，电荷存储主要通过表面或近表面的快速氧化还原反应实现。
[0063]若无特殊说明，本发明中的室温均按25±2℃计。
[0064]本发明实施例所用各原料均通过市售购买得到。
[0065]以下通过实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0066]实施例1
[0067]一种Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，制备流程图如图1所示，Si@SiC@EG三元复合材料形成过程的示意图如图2所示，步骤如下：
[0068](1)称取2.000±0.001g 聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)加入15±1mL丙酮中，再加入0.042±0.001g 偶氮二异丁腈(AIBN)，搅拌30min获得搅拌均匀的第一溶液;称取0.450±0.001g纳米硅(Si)粉(粒径为30nm)，放入盛有15±1mL丙酮的烧杯中，进行超声30min共混获得第二溶液;
[0069](2)将第二溶液倒入搅拌均匀后的第一溶液中后，继续超声30min，得到混合液;
[0070](3)将上述混合液在70 ℃下加热反应12h，然后蒸发掉所有溶剂，冷却后取出里面干燥的产物进行研磨，直至无明显颗粒感，得到研磨后的粉末(即中间体);
[0071](4)将研磨后的粉末转移至瓷舟中并放置在管式炉中，通入150 sccm的氮气(N2)90 min以净化炉内环境，从室温升至1450 ℃，煅烧2h(即退火温度为1450 ℃，保温时间为2h)，冷却至室温后，取出煅烧后的样品进行研磨15 min，获得碳化硅包裹的Si纳米粒子(Si@SiC)粉末;
[0072](5)将Si@SiC粉末放置于瓷舟中，转移到管式炉中，通入150 sccm的氮气90 min以净化炉内环境，从室温升温至1500 ℃，煅烧15min(即回火处理温度为1500℃，保温时间为15min)，待温度降至室温后，取出煅烧后的样品进行研磨至无明显颗粒感，得到硅/碳化硅/外延石墨烯(Si@SiC@EG)三元复合材料。
[0073]图3为实施例1中Si@SiC和Si@SiC@EG的整体XRD图和在17~27.5°的局部放大XRD图，其中(a)为整体XRD图，(b)为在17~27.5°的局部放大XRD图。从图3中(a)可以看到其中所有的峰都很好地对应Si(ICDD PDF no.27-1402)和SiC(ICDD PDF no.29-1129)。Si@SiC和Si@SiC@EG粒子在28.4°、47.3°、56.1°、69.1°和76.3°左右的峰都能对应Si PDF卡片上的峰;同时为了判断EG的存在，提供了17~27.5°的局部放大XRD图(图3中(b))，可以看到在大约22°左右出现了石墨烯的一个小峰，表明在回火处理以后，EG、Si和SiC是可以共存的。
[0074]实施例2
[0075]一种Si@SiC@EG三元复合材料的制备方法，步骤如下：
[0076](1)称取2.000±0.001g PEGDA加入15±1mL丙酮中，再加入0.042±0.001g AIBN，搅拌30min获得搅拌均匀的第一溶液;称取0.450±0.001g 纳米Si粉(粒径为30nm)，放入盛有15±1mL丙酮的烧杯中，进行超声40min共混获得第二溶液;
[0077](2)将第二溶液倒入搅拌均匀后的第一溶液中后，继续超声40min，得到混合液;
[0078](3)将上述混合液在80 ℃下加热反应12h，然后蒸发掉所有溶剂，冷却后取出里面干燥的产物进行研磨，直至无明显颗粒感，得到研磨后的粉末;
[0079](4)将研磨后的粉末转移至瓷舟中并放置在管式炉中，通入150 sccm的氮气100min以净化炉内环境，从室温升至1450 ℃，煅烧2h，冷却至室温后，取出煅烧后的样品进行研磨15 min，获得Si@SiC粉末;
[0080](5)将Si@SiC粉末放置于瓷舟中，转移到管式炉中，通入150 sccm的氮气100 min以净化炉内环境，从室温升温至1500 ℃，煅烧15min，待温度降至室温后，取出煅烧后的样品进行研磨至无明显颗粒感，得到Si@SiC@EG三元复合材料。
[0081]以实施例1制备的Si@SiC@EG三元复合材料为例，进行性能说明：
[0082]为了深入探究 Si@SiC@EG 的电化学动力学，利用循环伏安法(CV)对以 Si@SiC@EG 为负极组装的半电池从 0.1 mV·s-1 到 1 mV·s-1 进行扫描测试，具体过程为：所用电池为CR2032型扣式电池，在氩气保护手套箱中组装，手套箱内水分与氧含量均低于1ppm。工作电极的制备方法为：将Si@SiC@EG、导电剂科琴黑以及粘结剂聚偏二氟乙烯按照质量比为8:1:1进行混合，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，搅拌均匀后涂覆于铜箔集流体表面，在80 ℃下真空干燥过夜，得到工作电极。所得工作电极电极片的活性物质平均载量为1.9 mg，电极直径为12 mm。测试电池中以金属锂片同时作为对电极和参比电极，正负极之间采用浸渍有电解液的聚丙烯隔膜，电解液为1 mol·L-1 六氟磷酸锂在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸二乙酯(体积比 1:1:1)混合溶剂中的溶液。CV 曲线如图 4 中(a)所示，可知随着电位扫描速率的增加，所有 CV 曲线在嵌锂和脱锂的过程是可逆的，并且其极化较小。Si@SiC@EG 三元复合材料组装的半电池的 b 值如图4 中(b)所示，可以看到在 0.1 mV·s-1 至 1 mV·s-1的不同扫速下，实时的 k 值(斜率)始终位于 0.5～1.0 之间，可确定在各扫速下均有赝电容提供容量贡献。图4 中(c)为不同扫描速率下实施例 1 中 Si@SiC@EG 三元复合材料组装的半电池的赝电容贡献率，(d)为 1 mV·s-1 下的赝电容贡献率。可以看到，随着扫速由0.1 mV·s-1 增加至 1 mV·s-1，赝电容的贡献率逐渐提高，当扫速达到 1 mV·s-1 时，赝电容贡献率可达 93%，表明赝电容带来的容量贡献能够显著提升材料的电化学性能。
[0083]测试实施例1中Si@SiC@EG三元复合材料组装的半电池在不同电流密度下的电化学性能，具体过程为：所用电池为 CR2032 型扣式电池，在氩气保护手套箱中组装，手套箱内水分与氧含量均低于 1 ppm。工作电极的制备方法为：将Si@SiC@EG、导电剂科琴黑以及粘结剂聚偏二氟乙烯按照质量比为8:1:1进行混合，以 N-甲基吡咯烷酮为溶剂，搅拌均匀后涂覆于铜箔集流体表面，在 80 ℃ 下真空干燥过夜备用。所得电极片的活性物质平均载量约为 1.9 mg，电极直径为 12 mm。测试电池中以金属锂片同时作为对电极和参比电极，正负极之间采用浸渍有电解液的聚丙烯隔膜。电解液为 1 mol·L-1 六氟磷酸锂在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸二乙酯(体积比 1:1:1)混合溶剂中的溶液。结果如图5所示。图5中(a)的电化学性能测试表明，当Si@SiC@EG三元复合材料作为锂离子负极时，其在0.1 A·g-1的电流密度下循环100圈后的容量为1550 mA·h·g-1，明显高于纯的石墨的容量(~370mA·h·g-1)。而且，Si@SiC@EG三元复合材料组装的半电池在循环150圈以后，容量高达1555.6 mAh·g-1，其库伦效率依旧维持在100%，这个结果说明，Si@SiC@EG三元复合材料与常规的石墨负极(370 mAh·g-1)相比具有更高的比容量，是石墨负极容量的4倍左右。从图5中(b)可以看出，当测试的电流密度从0.1 A·g-1增加到0.2、0.5、0.8、1.0、3.0、5.0 A·g-1时，平均可逆电容也从1631 mA·h·g-1变化到1416、1092、932、855、664、465 mA·h·g-1;并且当电流密度回退到0.1 A·g-1时，电容值仍保持在1651 mA·h·g-1，这充分说明了使用Si@SiC@EG三元复合材料作为锂离子电池负极时，对于锂离子的存储有很好的可逆性。如图5中(c)所示，在2 A·g-1的电流密度下，Si@SiC@EG三元复合材料组装的半电池循环2000圈，容量也基本稳定在887 mA·h·g-1，可以看到在如此高的循环圈数下，其容量依旧能保持稳定，可见其在大电流密度下也具备优异的电化学性能。
[0084]需要指出的是，实施例2制备的Si@SiC@EG三元复合材料与实施例1的Si@SiC@EG三元复合材料性能无显著差异。
[0085]以上性能的分析充分说明了Si@SiC@EG三元复合材料的设计，使利用其制备的锂离子电池的锂离子存储性能和电荷转移效率有了很大的提升，从而优化了锂离子电池的电化学性能。
[0086]以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(5)
