硅酸盐微纳分级结构/碳复合物的设计合成及电化学性能

本书从微纳分级结构的设计合成着手，较为详尽地介绍了硅酸盐微纳分级结构和不同碳材料复合的方法，以及复合物在锂离子电池性能方面优于纯硅酸盐的原因分析。 通过本书学习，读者能够深入了解如何通过设计电极材料结构以提升电池性能，为研究和开发高功率密度和能量密度的锂离子电极材料提供新的方法和思路。

随着经济快速增长，对煤、石油等传统化石能源的需求越来越大，导致全球气候变暖和环境污染等问题日益凸显，因此，发展绿色高效的新能源刻不容缓。新能源产业发展既是环境治理和生态保护的重要措施，也是满足人类社会可持续发展的最终选择。
2020年9月，中国在第75届联合国大会上明确提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标，减少汽车行业碳排放是实现碳达峰、碳中和目标中十分重要的一环，因此大力发展新能源汽车行业十分必要。但是电动汽车的续航里程较短，这是制约电动汽车发展的主要问题，因此急需开发新型的高容量电极材料以使锂离子电池具备更高的功率密度和能量密度，使电动车具有更长的续航里程。硅酸盐价格低廉，对环境友好，且具有优良的储锂性能，是一种具有很大潜力和竞争力的新型电极材料。
为了让读者对电极材料的制备和性能提升方法有直观的了解，本书系统介绍了近年来各种硅酸盐纳米结构的制备及其在电池电极材料方面的应用，并详细介绍了笔者为提升其储锂性能而制备的一系列硅酸盐微纳结构。研究结果显示，纳米化并复合导电性能良好的材料可以显著提升复合物的储锂性能，这为其他电极材料的设计合成提供了实验依据和理论指导。
本书由洛阳理工学院唐春娟撰写。本书出版得到国家自然科学基金青年基金项目(51802139)和河南省科技厅科技攻关项目(182102410100、222102240114)的资助，在此表示感谢！
由于笔者水平有限，书中难免有不妥之处，恳请读者批评指正。

著者

本书较为详尽地介绍了硅酸盐微纳分级结构和不同碳材料复合的方法，以及复合物在锂离子电池性能方面优于纯硅酸盐的原因分析。主要内容包括硅酸盐材料的结构和硅酸盐纳米结构的合成方法及其作为锂离子电池负极材料的性能提升方法和研究现状；石墨烯包覆硅酸镍微纳分级结构、碳包覆硅酸锌微纳分级结构、硅酸铜/石墨烯三明治结构、四氧化三铁镶嵌硅酸铁纳米片/石墨烯三明治结构、多孔碳@硅酸铁微纳分级结构及镍纳米颗粒均匀镶嵌二氧化硅空心球微纳分级结构的合成方法及其锂电性能。
通过本书学习，读者可对如何设计电极材料结构以提升电池性能有较深入的了解，为研究和开发高功率密度和能量密度的锂离子电极材料提供新的方法和思路。本书适合从事锂离子、钠离子电池相关研究的技术人员及高等院校相关专业师生学习参考。

第1章绪论001
1.1硅酸盐概述002
1.2硅酸盐的合成002
1.2.1空心球结构003
1.2.2管状结构003
1.2.3三明治结构005
1.2.4微纳分级结构006
1.3硅酸盐在电池储能领域的应用008
参考文献011

第2章石墨烯复合硅酸镍空心球的制备及其电化学性能提升014
2.1概述015
2.2实验及表征016
2.2.1试剂016
2.2.2石墨烯(GO)的制备016
2.2.3SiO2小球的制备017
2.2.4硅酸镍/石墨烯复合物的合成017
2.2.5材料表征017
2.2.6电极材料的电化学性能测试018
2.3形貌结构表征018
2.4硅酸镍空心球的生长机制021
2.5硅酸镍/RGO复合物的电化学性能024
参考文献027

第3章碳包覆硅酸锌稻草束形微纳分级结构复合物的合成及其锂电性能030
3.1概述031
3.2稻草束形硅酸锌/碳微纳分级结构的合成与表征032
3.2.1试剂032
3.2.2材料合成032
3.2.3材料表征032
3.2.4电极材料的电化学性能测试033
3.3样品的形貌与物相分析033
3.4样品的生长过程037
3.5样品的电化学性能038
参考文献043

第4章碳包覆花形硅酸锌微纳分级结构的合成及其锂电/钠电性能047
4.1概述048
4.2花形硅酸锌/碳微纳分级结构的合成与表征049
4.2.1试剂049
4.2.2材料合成049
4.2.3材料表征049
4.2.4电极材料的电化学性能测试050
4.3样品的形貌与物相分析050
4.4样品的生长过程052
4.5样品的电化学性能054
4.5.1样品的锂电性能054
4.5.2样品的钠电性能057
参考文献058

第5章三明治结构硅酸铜纳米管/石墨烯复合物的合成及其储锂性能060
5.1概述061
5.2实验062
5.2.1合成石墨烯纳米片062
5.2.2合成二氧化硅/石墨烯三明治结构063
5.2.3合成硅酸铜/石墨烯三明治结构063
5.2.4材料表征063
5.2.5材料的电化学性能测试064
5.3样品的物相分析与形貌结构064
5.4样品的电化学性能070
参考文献074

第6章Fe3O4修饰的硅酸铁纳米片/石墨烯三明治结构的合成及其储锂性能078
6.1概述079
6.2实验080
6.2.1试剂080
6.2.2材料合成080
6.2.3材料表征081
6.2.4材料的电化学性能测试081
6.3样品的物相分析与形貌结构082
参考文献094

第7章多孔碳@硅酸铁空心球的合成及其锂电/钠电性能提升098
7.1概述099
7.2实验100
7.2.1试剂100
7.2.2材料合成100
7.2.3材料表征101
7.2.4材料的电化学性能测试101
7.3样品的物相分析与形貌结构102
7.4样品的电化学性能105
参考文献113

第8章镍纳米颗粒镶嵌SiO2分级结构空心球的合成及其锂电性能118
8.1概述119
8.2实验部分120
8.2.1合成硅酸镍分级结构空心球120
8.2.2合成Ni/SiO2分级结构空心球120
8.2.3样品表征120
8.2.4电极材料的电化学性能测试121
8.3物相与形貌结构表征121
8.4电化学性能表征127
参考文献134