鋰離子電池硬炭負(fù)極的改性及電化學(xué)性能研究.pdf

1、硬炭具有比容量高、倍率性能優(yōu)異、材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及與電解液相容性好等優(yōu)點(diǎn)，因而是極具前景的鋰離子電池負(fù)極材料之一。但是，硬炭負(fù)極的電位平臺(tái)較高、首次效率低，嚴(yán)重制約了它在鋰離子電池工業(yè)上的應(yīng)用。本文采用硼酸摻雜、活化劑(聚乙二醇、KOH)造孔、聚偏氟乙烯包覆等三種方法對(duì)硬炭進(jìn)行改性，目的是找到一種既有利于大規(guī)模生產(chǎn)，又能保證其具有良好電化學(xué)性能的制備方法。改性的主要結(jié)果如下:
　　1、以酚醛環(huán)氧樹(shù)脂為前驅(qū)體，硼酸為摻雜劑，通過(guò)低溫裂

2、解法制備改性硬炭負(fù)極材料。結(jié)果表明，硼酸使硬炭結(jié)構(gòu)有序化程度提高、層間距變小、固體電解質(zhì)中間相膜電阻變小、倍率性能得到提高，但循環(huán)性能變差;當(dāng)硼酸占硬炭的質(zhì)量比為10％時(shí)，可逆比容量最高，達(dá)到461.1 mAh/g，電解質(zhì)中間相膜電阻僅為24.53Ω。
　　2、采用活化劑造孔制備了改性硬炭材料。研究表明，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂與熱不穩(wěn)定聚乙二醇之間不相容，其共混物形成的微相分離結(jié)構(gòu)是形成孔隙結(jié)構(gòu)的主要原因。所得硬炭的孔徑集中在2～10 nm

3、之間，中孔率高達(dá)80％。當(dāng)聚乙二醇與樹(shù)脂的質(zhì)量比為0.5時(shí)，可逆比容量達(dá)到最大值432.6 mAh/g;隨著聚乙二醇的繼續(xù)增加，硬炭的首次庫(kù)倫效率增加，1C倍率性能變差，2C和5C倍率性能變好，循環(huán)性能變差。而以KOH作活化劑時(shí)硬炭的孔徑以小于2 nm的微孔為主，隨著KOH用量的增加，硬炭的總孔容和比表面積不斷增大，首次的充放電比容量和循環(huán)性能變好，同時(shí)硬炭的平均孔徑、收率和振實(shí)密度均呈逐漸下降的趨勢(shì)。
　　3、采用碳源對(duì)硬炭進(jìn)行