常压低温铝还原制备硅负极材料及其电化学性能OA

硅凭借其极高的理论比容量,被视为极具潜力的锂离子电池负极材料之一。目前,工业制备单质硅仍以二氧化硅热还原法为主,但现有工艺均存在局限:碳热还原需在2000℃以上的高温下进行;镁热还原反应过程剧烈且副产物较多;传统铝热还原同样面临反应温度高的挑战。虽然利用Al/AlCl_(3)体系在高压条件下还原二氧化硅可在一定程度上降低反应温度,但对反应装置和工艺条件要求较高。基于此,在Al/AlCl_(3)体系中引入氯化钠,构建AlCl_(3)-NaCl熔盐体系,该体系可将常压400℃下AlCl_(3)的质量损失率由83.7%降至6.7%,在常压低温条件下实现了二氧化硅的金属铝还原,成功制备出单质硅材料。将所得硅材料用于锂离子电池负极,其首次脱锂比容量为2517 mAh·g^(-1),循环100次后的比容量仍保持在1605 mAh·g^(-1),高倍率循环后的容量恢复率为94.6%。该工艺为硅材料的低温、常压及规模化制备提供了可行途径。