自组装碳纳米管/硅复合电池负极的化学还原氧化石墨烯片稳定化研究

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本研究开发了一种简化的锂离子电池（LIB）电极制造工艺，将碳纳米管（CNT）、硅（Si）和氧化石墨烯（GO）分散在水溶液中，通过真空过滤制备自支撑复合电极。采用两种还原路线制备还原氧化石墨烯（rGO）。化学还原的CNT/Si/rGO-5%-Chem负极相比热还原产品表现出优异的机械韧性，后者存在强度和结构完整性下降的问题。化学还原显著提升电化学性能，将未还原CNT/Si/GO-5%复合负极的初始容量从1,461 mAh g⁻¹提高至2,342 mAh g⁻¹，并改善了长循环性能。电化学阻抗谱（EIS）表明，化学还原负极的循环前电荷转移阻抗（148 Ω）和固体电解质界面（SEI）阻抗（43 Ω）均低于热还原产品。循环后，化学还原复合负极的电解质阻抗和电荷转移阻抗进一步降低，表明电化学反应过程稳定。复合结构在循环过程中发生自适应重排，优化了活性物质的利用效率。CNT有效缓冲硅的体积膨胀，而化学还原的rGO促进了稳定的SEI膜形成。研究表明化学还原在增强机械耐久性和电化学性能方面的优势显著，使自支撑CNT/Si/rGO复合膜成为有前景的LIB负极材料。

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