真空-液相法制備瀝青炭包覆石墨負極材料的研究.pdf

1、鋰離子電池具有電壓高、比能量高、自放電少、綠色環(huán)保、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，被譽為“21世紀最具有競爭力的動力電源”，不僅廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品中，還被應(yīng)用于航天航空、軍事、電動汽車和儲能等領(lǐng)域。石墨材料具有比容量高、循環(huán)性能好、嵌脫鋰平臺低、成本低廉等優(yōu)點，成為最具有商業(yè)價值的鋰離子電池負極材料。但是由于石墨與有機溶劑電解液的相容性很差，使得負極材料表面形成過多的SEI膜，過量的SEI膜不僅消耗大量的鋰，產(chǎn)生較大的不可逆容量損失，還使界面

2、阻抗增大，引起電化學(xué)動力學(xué)障礙，使石墨層解理乃至剝落，導(dǎo)致容量衰減和循環(huán)性能下降。
　　因此，為進一步改善石墨負極材料的性能，本文采用真空-液相包覆法對石墨材料進行瀝青炭包覆改性處理。采用XRD、SEM和多種電化學(xué)測試方法考察了軟化點較低的中溫瀝青和改質(zhì)瀝青炭包覆對石墨結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響。
　　實驗結(jié)果表明:采用真空-液相包覆法能夠制備出具有良好的“核-殼”結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。瀝青炭種類和包覆量對石墨樣品的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性

3、能影響很大，中溫瀝青包覆微晶石墨，改質(zhì)瀝青包覆人造石墨，在石墨顆粒表面可以形成良好的無定形炭包覆層，提高石墨材料的電化學(xué)性能，隨著包覆量的增加，石墨顆粒團聚性增加，表面平整度增加;經(jīng)過包覆改性可以提高石墨材料的首次庫倫效率，并保持可逆容量基本不變。而采用改質(zhì)瀝青炭包覆天然微晶石墨和采用中溫瀝青炭包覆人造石墨，包覆效果都較差。中溫瀝青炭包覆微晶石墨的最佳包覆量為6％，改質(zhì)瀝青炭包覆人造石墨的最佳包覆量為9％。瀝青濃度越高，天然微晶石墨包覆

4、樣品電化學(xué)性能越好，本實驗最佳瀝青濃度為0.1 g/ml。炭化升溫速率也會影響天然微晶石墨包覆樣品的電化學(xué)性能，炭化升溫速率過快或過慢都不利于電化學(xué)性能的提高，最佳炭化升溫速率為2℃/min。炭化溫度越高，人造石墨包覆樣品的電化學(xué)性能越好，本實驗的最佳炭化溫度為1100℃。真空-液相包覆人造石墨的改性效果優(yōu)于固相包覆人造石墨的改性效果。經(jīng)過包覆改性后，石墨材料電化學(xué)性能得到明顯改善，微晶石墨和人造石墨的首次庫倫效率分別從原來的86.5％