鋰離子電池碳負極材料的制備與性能研究.pdf

1、綠色新能源的發(fā)展對電池材料提出了更高的要求，天然石墨因其價格低廉、容量較高、循環(huán)性能好以及環(huán)保無害等特點成為了鋰離子電池負極材料的理想選擇，但是，石墨負極材料存在著首次充放電不可逆比容量大、高倍率充放電庫倫效率低等一些缺陷。本論文對石墨負極材料的缺點進行改進，采用氧化、包覆和摻雜的方式改性材料，利用XRD、SEM、首次充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等測試方法分析實驗結(jié)果。
　　本實驗用濃硫酸氧化、酚醛樹脂包覆的方法改善天然石墨的形貌缺

2、陷，提高材料的電性能。討論不同包覆量、不同煅燒溫度以及不同煅燒時間對材料性能的影響，在電壓0.005V-2.000V、倍率為0.1C、0.2C、0.5C和1C條件下對材料進行測試，通過分析可知，天然石墨經(jīng)氧化后性能變好，在氧化的基礎(chǔ)上，13％包覆量、800℃煅燒7h的優(yōu)化條件下制備的材料性能最佳。天然石墨經(jīng)氧化后表面變的平整，粒子排列有序，結(jié)晶度提高，在0.1C倍率測試下首次充放電比容量為319mAh·g-1和333mAh·g-1，首次

3、庫倫效率高達95.7%，相對于天然石墨提高了3.4%。優(yōu)化的包覆材料在0.1C、0.2C、0.5C和1C倍率下測得的首次充放電比容量分別為398mAh·g-1和421mAh·g-1、364mAh·g-1和388mAh·g-1、323mAh·g-1和358mAh·g-1、221mAh·g-1和251mAh·g-1，20次循環(huán)后放電比容量分別保持為406mAh·g-1、364mAh·g-1、320mAh·g-1和206mAh·g-1，第20

4、次循環(huán)的充放電庫侖效率分別為92.01%、89.02%、86.24%和75.58%。
　　對氧化石墨進行摻雜改性，制備錫-石墨復合材料，討論摻雜不同氧化石墨、不同摻雜量和不同煅燒溫度對材料性能的影響，經(jīng)分析測試結(jié)果可知，相對于濃硝酸和30%濃度雙氧水，濃硫酸的氧化效果最好，SnCl2與氧化石墨1:6的摩爾質(zhì)量比、500℃煅燒溫度條件下優(yōu)化的材料性能較好。摻雜濃硫酸氧化的材料的晶型結(jié)構(gòu)和表面形貌較好，阻抗較小，循環(huán)性能得到提高，在0

5、.1C測試倍率下首次放電比容量達到859mAh·g-1，相對于 H2O2和 HNO3氧化制備的材料分別提高了113mAh·g-1和76mAh·g-1，0.2C、0.5C和1C倍率下首次放電比容量分別為809mAh·g-1、761mAh·g-1和627mAh·g-1。優(yōu)化條件下制備的電極材料在0.1C、0.2C、0.5C和1C測試倍率下的首次放電比容量分別為1206mAh·g-1、1126mAh·g-1、988mAh·g-1和602mAh