低溫鋰離子電池石墨負(fù)極改性研究.pdf

1、鋰離子電池具有質(zhì)量輕、比能量高、壽命長及無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅在民用領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅速，而且在軍用通信、航天等高科技領(lǐng)域也有很廣的應(yīng)用前景。由于其特殊使用環(huán)境，這些領(lǐng)域?qū)︿囯x子電池的性能提出了更高的要求。目前限制鋰離子電池使用主要因素之一是鋰離子電池的低溫性能比較差，石墨負(fù)極在低溫下嵌鋰過程極為困難。造成這一現(xiàn)象的主要原因是在低溫下石墨負(fù)極中鋰離子擴(kuò)散速率小、嵌鋰過程中電極/電解液界面上的電荷傳遞阻抗較大。因此本論文從這兩個(gè)限制因素入手

2、，分別采用膨脹化處理和氧化處理兩種手段對(duì)中間相碳微球(mesophase carbon microbeads, MCMB)進(jìn)行改性，并通過掃描電鏡、X射線衍射、電化學(xué)交流阻抗等表征手段考察改性后MCMB表面形貌、結(jié)構(gòu)、嵌鋰過程阻抗的變化情況，借此探討了負(fù)極低溫性能改善的原因。
　　膨脹化處理MCMB主要目的是增大MCMB石墨層間距，提高鋰離子在MCMB中的遷移能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著膨脹化程度的增加，MCMB的低溫性能得到明顯改善。阻

3、抗結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)膨脹化中間相碳微球鋰離子擴(kuò)散系數(shù)比未經(jīng)處理的中間相碳微球高三個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到1.36×10-10cm2s-1，-40℃循環(huán)容量可達(dá)到38mAh.g-1，經(jīng)過熱處理，-40℃循環(huán)容量可進(jìn)一步達(dá)到101mAh.g-1。
　　氧化處理MCMB目的在于改變石墨表面官能團(tuán)的種類和數(shù)量，進(jìn)而調(diào)控MCMB充放電過程中形成的固體電解質(zhì)(Solid Electrolyte Interface, SEI)膜的厚度與組成，增加SEI膜電導(dǎo)率