低溫鋰離子電池負極材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、復(fù)旦大學博士學位論文低溫鋰離子電池負極材料的制備及其電化學性能研究姓名：高杰申請學位級別：博士專業(yè)：物理化學指導(dǎo)教師：吳浩青;吳宇平20070415低溫鋰離子電池負極材料的制各及其電化學性能研究測試結(jié)果表明，銀和銅包覆的C M S 電極膜電荷傳遞阻抗均降低，鋰離子的擴散系數(shù)增加。銀和銅的包覆層避免了電解液和石墨C M S 表面活性點的接觸，因此大大抑制了P C 在石墨表面的分解，在P C 體積含量為5 0 ％的電解液中獲得了較好的電化學

2、性能。與在C M S 顆粒表面包覆銀和銅相比，本方法的成本更低。無定形碳和P C 基電解液具有很好的相容性，因此考慮在C M S 表面包覆無定形碳以抑制電解液的分解。通過乳液聚合法在石墨表面包覆一層聚丙烯腈( P A N ) ，通過浸漬法在石墨表面比較完整地包覆一層蔗糖，然后低溫裂解形成了無定形碳包覆的C M S 。S E M 結(jié)果表明，蔗糖裂解碳的包覆層更加完整而致密。X R D 測試結(jié)果表明，無定形碳包覆的C M S 衍射峰強度減弱

3、，包覆以后的晶面間距有所增加。恒流充放電的測試結(jié)果表明，蔗糖裂解碳的包覆對P C 分解的抑制作用更明顯，而P A N 裂解碳包覆的C M S 只能在P C 的體積含量為3 5 ％的電解液中循環(huán)使用。循環(huán)伏安的測試結(jié)果也證明了無定形碳包覆層對P C 分解的抑制具有明顯的作用，但是仍存在少量的P C 分解。交流阻抗的測試結(jié)果表明，無定形碳包覆的C M S 電荷傳遞阻抗均降低，鋰離子的擴散系數(shù)增加。無定形碳包覆層避免了電解液和石墨C M S

4、表面活性點的接觸，因此大大抑制了P C 在石墨表面的分解，包覆后的復(fù)合材料在P C 基電解液中獲得了較好的電化學性能。無機氧化物也可以包覆在石墨表面，采用機械一熱包覆過程在C M S 表面包覆一層納米T i 0 2 。X R D 結(jié)果表明，包覆后面0 2 的晶形沒有變化，但是石墨的晶面間距略有增加。S E M 圖像表明，n 0 2 對C M S 表面的包覆是比較均勻完整的。恒流充放電測試的結(jié)果表明，面D 2 的包覆明顯抑制了P C 基電

5、解液的分解，主要是因為包覆的T i 0 2 顆粒避免了電解液與石墨表面活性點的直接接觸。由于截止電壓的限制，m 0 2 包覆層在第一次循環(huán)后基本是惰性的，n 0 2 包覆的C M S 在P C基電解液中的循環(huán)性能相當穩(wěn)定，優(yōu)于原始C M S 在E C 基電解液中的循環(huán)性能。循環(huán)伏安的測試結(jié)果也證明了n 0 2 包覆層對P C 分解的抑制作用。交流阻抗的測試結(jié)果表明，T i 0 2 包覆后電荷傳遞阻抗增加，鋰離子的擴散系數(shù)增加。上述這些包

6、覆方法均在不同程度上抑制了P C 在C M S 表面的分解，包覆后的復(fù)合材料在P C 基電解液中的電化學性能基本達到了原始材料在E C 基電解液中的水平。n 0 2 ( 從第二次循環(huán)開始) 和C u 包覆層對于鋰離子是惰性的，并且對循環(huán)過程中石墨的體積變化起到了緩沖作用，因此采用惰性材料包覆石墨可以使其獲得更好的循環(huán)性能。無定形碳的包覆對P C 分解的抑制效果不很理想，有待于進一步改進包覆方法。無論是在C M S 顆粒還是在C M S