鋰離子電池負(fù)極石墨-硬碳復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、本文以摻硼酚醛樹脂、煤焦油瀝青為原料，通過高溫固相法制備了兩種熱解碳，優(yōu)化了熱解工藝并研究了兩種熱解碳材料的電化學(xué)性能；通過表面液相包覆和高溫固相法制備了酚醛樹脂熱解碳/瀝青熱解碳復(fù)合材料，提高了酚醛樹脂熱解碳的容量和首次效率；針對(duì)石墨倍率性能差的缺點(diǎn)，通過對(duì)石墨表面的改性提升了石墨的倍率性能，包括酚醛樹脂的包覆和瀝青的包覆，并且優(yōu)化了包覆的比例；同時(shí)還制備和研究了瀝青熱解碳/石墨烯復(fù)合材料的電化學(xué)性能。
　　通過優(yōu)化含硼酚醛樹脂

2、的高溫?zé)峤夤に嚨玫降姆尤渲瑹峤馓迹?0次循環(huán)后的可逆容量為246mAh/g，容量保持率為98％；研究了不同熱解溫度下的瀝青熱解碳的電化學(xué)性能，研究發(fā)現(xiàn)700℃的瀝青熱解碳的容量最高，首次可逆容量達(dá)到了564mAh/g左右，但是循環(huán)性能叫差，50個(gè)循環(huán)后可逆容量減小到412mAh/g；而在800℃，900℃，1000℃熱解獲得的的材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，50個(gè)循環(huán)沒有發(fā)生衰減。800℃的瀝青熱解碳保持著350mAh/g的可逆容量，90

3、0℃的瀝青熱解碳保持著300mAh/g的可逆容量，1000℃下的瀝青熱解碳只有270mAh/g的可逆容量。綜合考慮可逆容量和庫侖效率，確定熱解溫度為800℃。本文還研究了熱解速率和熱解時(shí)間對(duì)材料性能影響，升溫速率5℃/min，熱解時(shí)間為3h得到的熱解碳具有最優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　為了解決酚醛樹脂熱解碳首次效率低和容量低的缺點(diǎn)，本文通過表面包覆和高溫固相法對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步改性，制備了酚醛樹脂熱解碳/瀝青熱解碳復(fù)合材料。當(dāng)熱解碳和瀝青

4、的比為3:1時(shí)，首次效率為61%，相比酚醛樹脂熱解碳可逆容量和庫侖效率都有較大提高。
　　通過加入不同含量的二氧化錫來提高酚醛樹脂熱解碳材料的容量，通過研究可知，加入二氧化錫后對(duì)材料的容量有了一定提高，但是循環(huán)穩(wěn)定性下降。
　　制備了瀝青熱解碳/石墨烯復(fù)合材料，提高了瀝青熱解碳材料的倍率性能，從結(jié)果可以看出，加入石墨烯后材料的倍率性能有了很大提高，這是由于石墨烯材料的優(yōu)異的導(dǎo)電性和石墨烯本身的高容量所導(dǎo)致的。石墨烯加入量為5

5、%時(shí)，復(fù)合材料在1C（372mA/g）倍率下可逆容量達(dá)到了280mAh/g，2C（744mA/g）倍率下可逆容量達(dá)到了達(dá)到了250mAh/g，5C（1860mA/g）倍率下可逆容量達(dá)到了達(dá)到了200mAh/g的可逆容量。
　　采用了瀝青熱解碳對(duì)石墨進(jìn)行改性。瀝青的包覆會(huì)一定程度提高石墨的倍率性能，當(dāng)包覆量達(dá)到10%，復(fù)合材料的倍率性能最好，1C（372mA/g）倍率下可以達(dá)到350mAh/g。將石墨和熱解碳直接機(jī)械混合，制備石墨/