天然石墨的改性及其用作鋰離子電池負極材料的研究.pdf

1、該課題以開發(fā)性能優(yōu)異而價格低廉的鋰離子電池負極材料為目的,以具有良好嵌鋰性能(372mAh/g)但與電解液的相容性卻較差的天然石墨為研究對象,對其進行了系統(tǒng)深入的研究;針對其循環(huán)效率低的缺點,嘗試了氣相氧化和液相氧化改性;針對天然石墨振實密度偏低的缺陷,采用物理包覆和化學包覆的方法有效提高了天然石墨振實密度,并對制備出的復(fù)合石墨材料進行了初步的電化學性能的研究.采用SEM、XPS、循環(huán)伏安和恒電流充放電測試等方法,對HT10在EC/EM

2、C和3EC/3EMC/4PC作溶劑的兩種電解液中的充放電行為的研究結(jié)果表明:雖然SEM觀察到了部分石墨片層發(fā)生剝落的現(xiàn)象,但循環(huán)伏安和恒電流充放電測試的結(jié)果證實,首次循環(huán)中形成的SEI膜能阻止了溶劑的進一步分解,避免了石墨片層在含40％PC的電解液中的大量剝落,保證了石墨電極的良好充放電循環(huán),因此,含有菱形石墨相的天然石墨HT10在兩種電解液中均表現(xiàn)出良好的充放電性能.采用空氣和雙氧水對天然石墨進行了氧化改性研究.結(jié)果表明,空氣氧化增加

3、了嵌鋰位置,石墨顆粒變得更規(guī)整;嵌鋰位置的增加提高了鋰離子的嵌入量,顆粒的規(guī)整化有利于形成穩(wěn)定、均勻的SEI膜,防止石墨結(jié)構(gòu)在充放電過程中由于溶劑的嵌入而發(fā)生剝落.雙氧水氧化通過改變天然石墨表面的官能團而降低了表面的氧含量,有利于減少首次充電時形成SEI膜時鋰離子的消耗,抑制溶劑和電解質(zhì)的分解,提高首次充放電的循環(huán)效率.氧化改性后的天然石墨HONG的首次不可逆容量由氧化前的52.9mAh/g降低到38.8mAh/g,可逆放電容量也保持在