鋰離子電池碳負(fù)極材料的制備與性能研究.pdf

1、綠色新能源的發(fā)展對(duì)電池材料提出了更高的要求，天然石墨因其價(jià)格低廉、容量較高、循環(huán)性能好以及環(huán)保無(wú)害等特點(diǎn)成為了鋰離子電池負(fù)極材料的理想選擇，但是，石墨負(fù)極材料存在著首次充放電不可逆比容量大、高倍率充放電庫(kù)倫效率低等一些缺陷。本論文對(duì)石墨負(fù)極材料的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，采用氧化、包覆和摻雜的方式改性材料，利用XRD、SEM、首次充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等測(cè)試方法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　本實(shí)驗(yàn)用濃硫酸氧化、酚醛樹(shù)脂包覆的方法改善天然石墨的形貌缺

2、陷，提高材料的電性能。討論不同包覆量、不同煅燒溫度以及不同煅燒時(shí)間對(duì)材料性能的影響，在電壓0.005V-2.000V、倍率為0.1C、0.2C、0.5C和1C條件下對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)分析可知，天然石墨經(jīng)氧化后性能變好，在氧化的基礎(chǔ)上，13％包覆量、800℃煅燒7h的優(yōu)化條件下制備的材料性能最佳。天然石墨經(jīng)氧化后表面變的平整，粒子排列有序，結(jié)晶度提高，在0.1C倍率測(cè)試下首次充放電比容量為319mAh·g-1和333mAh·g-1，首次

3、庫(kù)倫效率高達(dá)95.7%，相對(duì)于天然石墨提高了3.4%。優(yōu)化的包覆材料在0.1C、0.2C、0.5C和1C倍率下測(cè)得的首次充放電比容量分別為398mAh·g-1和421mAh·g-1、364mAh·g-1和388mAh·g-1、323mAh·g-1和358mAh·g-1、221mAh·g-1和251mAh·g-1，20次循環(huán)后放電比容量分別保持為406mAh·g-1、364mAh·g-1、320mAh·g-1和206mAh·g-1，第20

4、次循環(huán)的充放電庫(kù)侖效率分別為92.01%、89.02%、86.24%和75.58%。
　　對(duì)氧化石墨進(jìn)行摻雜改性，制備錫-石墨復(fù)合材料，討論摻雜不同氧化石墨、不同摻雜量和不同煅燒溫度對(duì)材料性能的影響，經(jīng)分析測(cè)試結(jié)果可知，相對(duì)于濃硝酸和30%濃度雙氧水，濃硫酸的氧化效果最好，SnCl2與氧化石墨1:6的摩爾質(zhì)量比、500℃煅燒溫度條件下優(yōu)化的材料性能較好。摻雜濃硫酸氧化的材料的晶型結(jié)構(gòu)和表面形貌較好，阻抗較小，循環(huán)性能得到提高，在0

5、.1C測(cè)試倍率下首次放電比容量達(dá)到859mAh·g-1，相對(duì)于 H2O2和 HNO3氧化制備的材料分別提高了113mAh·g-1和76mAh·g-1，0.2C、0.5C和1C倍率下首次放電比容量分別為809mAh·g-1、761mAh·g-1和627mAh·g-1。優(yōu)化條件下制備的電極材料在0.1C、0.2C、0.5C和1C測(cè)試倍率下的首次放電比容量分別為1206mAh·g-1、1126mAh·g-1、988mAh·g-1和602mAh