鋰離子電池硬炭負極的改性及電化學性能研究.pdf

1、硬炭具有比容量高、倍率性能優(yōu)異、材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及與電解液相容性好等優(yōu)點，因而是極具前景的鋰離子電池負極材料之一。但是，硬炭負極的電位平臺較高、首次效率低，嚴重制約了它在鋰離子電池工業(yè)上的應用。本文采用硼酸摻雜、活化劑(聚乙二醇、KOH)造孔、聚偏氟乙烯包覆等三種方法對硬炭進行改性，目的是找到一種既有利于大規(guī)模生產(chǎn)，又能保證其具有良好電化學性能的制備方法。改性的主要結(jié)果如下:
　　1、以酚醛環(huán)氧樹脂為前驅(qū)體，硼酸為摻雜劑，通過低溫裂

2、解法制備改性硬炭負極材料。結(jié)果表明，硼酸使硬炭結(jié)構(gòu)有序化程度提高、層間距變小、固體電解質(zhì)中間相膜電阻變小、倍率性能得到提高，但循環(huán)性能變差;當硼酸占硬炭的質(zhì)量比為10％時，可逆比容量最高，達到461.1 mAh/g，電解質(zhì)中間相膜電阻僅為24.53Ω。
　　2、采用活化劑造孔制備了改性硬炭材料。研究表明，酚醛環(huán)氧樹脂與熱不穩(wěn)定聚乙二醇之間不相容，其共混物形成的微相分離結(jié)構(gòu)是形成孔隙結(jié)構(gòu)的主要原因。所得硬炭的孔徑集中在2～10 nm

3、之間，中孔率高達80％。當聚乙二醇與樹脂的質(zhì)量比為0.5時，可逆比容量達到最大值432.6 mAh/g;隨著聚乙二醇的繼續(xù)增加，硬炭的首次庫倫效率增加，1C倍率性能變差，2C和5C倍率性能變好，循環(huán)性能變差。而以KOH作活化劑時硬炭的孔徑以小于2 nm的微孔為主，隨著KOH用量的增加，硬炭的總孔容和比表面積不斷增大，首次的充放電比容量和循環(huán)性能變好，同時硬炭的平均孔徑、收率和振實密度均呈逐漸下降的趨勢。
　　3、采用碳源對硬炭進行