改性天然石墨用作鋰離子電池負(fù)極的研究.pdf

1、天然石墨因其成本低、較好的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的比容量及良好的鋰離子插入/脫出可逆性,廣泛應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料中.但是天然石墨電極也存在著耐大電流充放電性能差、與溶劑相容性差(特別是在含有碳酸丙烯酯-PC的體系中),等缺點.本論文從天然石墨的結(jié)構(gòu)和性能入手,展開了空氣弱氧化熱處理、液相氧化處理、金屬元素Al摻雜幾種對天然石墨改性方法的研究,并通過各種物理及電化學(xué)(包括熱重分析、X射線衍射、掃描電鏡、充放電測試、循環(huán)伏安測試等)的測試手段

2、和方法,對改性材料的微觀結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、電化學(xué)性能等進(jìn)行了較為深入的研究和分析,并得出一些有價值的結(jié)論. 空氣弱氧化熱處理是一種操作較為簡便、適合工業(yè)生產(chǎn)的改性方法.以熱處理溫度、保溫時間、降溫方式三種影響因素為基礎(chǔ)、采用正交實驗法,進(jìn)行了天然石墨熱處理改性工藝的研究.結(jié)果表明,在實驗范圍內(nèi),最佳改性方案為:熱處理溫度600.C、保溫4小時、退火降溫.經(jīng)過這樣處理的天然石墨電極其首次充放電性能和循環(huán)性能有了較大提高. 液

3、相氧化+表面膜預(yù)生成是一種共改性方法.相比空氣弱氧化熱處理,它的氧化程度更深,特別是其氧化均勻性大大提高.不同的氧化劑改性的效果有所不同.研究比較了常見的幾種強(qiáng)氧化劑的改性效果,發(fā)現(xiàn)K2S208的綜合改性效果相對更好,而(NH4)2S208的不可逆容量最低.金屬的心的骨架支撐作用對提高循環(huán)性能有重要作用. 金屬元素?fù)诫s也是對天然石墨進(jìn)行改性的有效手段之一.研究了金屬元素Al的摻入對天然石墨結(jié)構(gòu)和性能的影響,結(jié)果表明,摻Ai改性材