鋰離子電池石墨負(fù)極材料的改性研究.pdf

1、石墨因其低廉的價(jià)格、低的電壓平臺(tái)、較高的可逆容量和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)引發(fā)了廣大學(xué)者的興趣，石墨及改性石墨是目前應(yīng)用最為廣泛的商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極材料。但是該類材料也存在循環(huán)性能差、與電解液相容性差、倍率性能不好及理論容量低等缺點(diǎn)，阻礙了其在動(dòng)力鋰離子電池中的應(yīng)用。本論文采用碳包覆、微膨化和金屬氧化物復(fù)合等方法對(duì)石墨進(jìn)行了改性研究，研究結(jié)果如下：
　　以球形天然石墨為原料，檸檬酸為碳源，通過(guò)噴霧造粒及高溫?zé)崽幚淼玫搅烁呷萘渴珡?fù)

2、合（G/C）負(fù)極材料。研究表明：200 ℃預(yù)燒時(shí)，檸檬酸熱解為無(wú)定形碳包裹球形石墨形成核殼結(jié)構(gòu)；隨著熱處理溫度的升高，該無(wú)定形碳包覆層逐步向微晶石墨轉(zhuǎn)變，并在最終熱處理溫度為2900 ℃時(shí)，包覆層最外層轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝行蚧蔽⒕瓮鈱尤詾闊o(wú)定形碳。微晶石墨和無(wú)定形碳中的納米孔洞均可為鋰離子嵌入提供了額外的空間，使得樣品的容量大幅提高。微晶石墨的有序化有利于充放電過(guò)程中鋰離子傳輸，無(wú)定型碳的存在能緩解充放電過(guò)程中的體積效應(yīng)，故其循環(huán)性能

3、也有所提高。G/C-2900復(fù)合材料以0.15 mA恒流充放電時(shí)，首次效率為86％，可逆比容量高達(dá)420 mAh g-1，循環(huán)100次后容量保持率為98%。
　　利用 Hummer法以球形天然石墨為原料制備倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異的微膨化石墨（MEG）負(fù)極材料。研究表明：MEG樣品表現(xiàn)出的高可逆比容量、良好循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能與其形貌和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。微膨化處理之后石墨呈不規(guī)則的形狀，表面存在大量裂縫和褶皺的石墨片，且石墨層間距增大

4、。缺陷能夠提供額外儲(chǔ)鋰空間，有助于提高容量和緩解充放電過(guò)程中體積變化從而改善循環(huán)性能；石墨片層間距增大則有利于鋰離子的快速脫/嵌，使其表現(xiàn)出良好的倍率性能。
　　以微膨化石墨為原料， KMnO4為錳源，通過(guò)溶劑法和熱處理還原得到納米MnO/MEG復(fù)合材料。研究表明：大部分納米MnO顆粒存在于MEG基體表面，部分納米MnO顆粒插入基體MEG層間。由于MEG和納米MnO顆粒的協(xié)同效應(yīng)使得MnO/MEG復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，M