硅基材料中的二氧化硅（SiO2）材料，因為其原材料來源廣泛、儲量豐富、成本低廉、環(huán)境無污染、放電電壓平臺低、制備方法比硅材料簡單和理論比容量高(~1965 mA h g-1) 等優(yōu)點，已逐漸成為鋰離子電池負極材料的研究熱點。但是，與過度金屬氧化物類似，SiO2材料在充放電過程中會存在大的體積膨脹（~300%）和差的導電性；從而，使材料整體結構遭到破壞，甚至粉化瓦解，造成快速的容量衰減和大的不可逆容量；并且，低的導電率也會阻礙鋰離子的快速脫出嵌入，影響離子和電子傳輸效率，導致材料具有差的倍率性能和循環(huán)性能。一般來說，目前主要從設計和制備納米工程化的SiO2材料，并實現(xiàn)與碳材料復合來改善材料的體積膨脹和導電性差的問題。

        本論文采用綠色無污染、成本低廉的九水偏硅酸鈉為硅源，利用化學沉淀法，與濃鹽酸反應制得H2SiO3前驅(qū)體；同時以多巴胺鹽酸鹽為碳源，實現(xiàn)碳包覆結構，得到SiO2/C納米復合材料；*終，在制備的復合材料材料基礎上，進一步采用物理浸漬鈷的催化劑和乙炔CVD的方法，制備了SiO2/C/CNTs復合材料。使得SiO2/C基體上均勻負載了導電性良好的CNTs，且CNTs與基體間相互連接、纏繞形成三維導電網(wǎng)絡，提高了材料的導電性和結構完整。

         從圖2可以看出，所制備的基體材料SiO2/C呈疏松多空狀，并形成團簇聚集在一起；從TEM表征得出，SiO2顆粒尺寸約為10 nm，均勻地嵌在碳相中，形成穩(wěn)定的碳包覆結構；且C、Si、O元素均勻分布在SiO2/C復合材料中。由圖3可知，原位制備的CNTs均勻分布在SiO2/C基體上，且顆粒與顆粒之間通過CNTs相互連結，形成三維導電網(wǎng)絡，為后續(xù)離子和電子的傳輸提供了有效通道。

        當SiO2/C/CNTs復合材料做電極材料，制備成半電池，測試其電化學性能時，發(fā)現(xiàn)復合材料以0.05 A g-1電流密度循環(huán)，首次放電/充電比容量分別高達1267.2 mA h g-1和826.1 mA h g-1，首次庫倫效率為65.2%；充放電循環(huán)100圈后，仍能保持502.3 mA h g-1的比容量，具有高的儲鋰容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。除此之外，SiO2/C/CNTs復合材料還具有很好的大電流長循環(huán)壽命，以1 A g-1大電流密度循環(huán)1000圈，仍可獲得315.7 mA h g-1的比容量。其電化學性能的突出改善，主要歸功于負載CNTs所形成的三維導電網(wǎng)絡，其不僅為離子和電子的快速傳輸提供了通道、縮短了路徑，還使得復合材料的結構更加穩(wěn)定，減輕了體積膨脹對電極材料的影響。

論文的**作者是2015級碩士生王思琪

相關研究成果*近刊登在Applied Surface Science, 433 (2018) 428–436上，

文章題目：In-situ grown CNTs modified SiO2/C composites as anode with improved cycling stability and rate capability for lithium storage