磷-碳復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、紅磷作為電極材料理論比容量達(dá)2596 mAh/g，相比于商用鋰離子電極材料具有較大的容量?jī)?yōu)勢(shì)。但其電導(dǎo)率低，相應(yīng)的電化學(xué)性能較差。本文利用多孔碳材料作為導(dǎo)電基底，并利用多孔結(jié)構(gòu)限制紅磷顆粒的尺寸，有利于提高復(fù)合材料的導(dǎo)電率以及紅磷的利用率。本文采用兩種比表面積不同的碳材料，采用氣相和球磨方法分別合成多種磷含量的紅磷/碳復(fù)合材料，對(duì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并且研究了復(fù)合材料的電化學(xué)性能以及反應(yīng)機(jī)制。
　　 本文采用球磨法將紅磷與導(dǎo)電炭黑

2、(EC600JD)復(fù)合得含磷量19.9 wt％磷/碳復(fù)合材料，在1-4.5 V電壓范圍，在250 mA/g電流密度下，前30周容量逐漸增加，對(duì)應(yīng)活性物質(zhì)的活化過程，第30周時(shí)放電比容量為1423.4mAh/g，循環(huán)至100周時(shí)放電比容量為1270.9 mAh/g。EIS測(cè)試表明材料的內(nèi)阻較大，電化學(xué)極化較大，這是由于球磨法得到的顆粒較大。為了進(jìn)一步研究磷/碳復(fù)合材料在1 V以下的電化學(xué)性能，選用兩種多孔導(dǎo)電碳黑EC600JD和BP200

3、0，分別采用氣相沉積法和球磨法來得到不同磷含量的復(fù)合材料，研究材料在0.05-3.5 V的電化學(xué)性能。導(dǎo)電碳黑(EC600JD)為導(dǎo)電基底時(shí)，首周存在較大不可逆容量，氣相沉積法和球磨法得的磷/碳復(fù)合材料，400 mA/g電流密度下循環(huán)至20周時(shí)，放電比容量分別為357.8和384.3 mAh/g，和第二周放電比容量相比，容量保持分別為36.7％和50.1％。導(dǎo)電炭黑(BP2000)為導(dǎo)電基底時(shí)，首周存在較大不可逆容量，氣相沉積法和球磨法

4、得磷/碳復(fù)合材料，400 mA/g電流密度下，循環(huán)至20周時(shí)，放電比容量分別為406.6 mAh/g和419.4mAh/g，容量保持分別為42.7％和53.7％。氣相沉積法合成的磷/碳復(fù)合材料，以導(dǎo)電碳黑(EC600JD和BP2000)為導(dǎo)電基底時(shí)，后者的倍率性能較好。采用球磨法時(shí)，后者的倍率性能較好。EC600JD為導(dǎo)電基底時(shí)，氣相沉積法和球磨法合成的磷/碳復(fù)合材料，后者的循環(huán)穩(wěn)定性較好。導(dǎo)電碳黑(BP2000)為導(dǎo)電基底時(shí)，球磨法合