鋰離子電池負極材料-天然石墨改性研究

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1、浙江大學碩士學位論文摘要鋰離子電池是一種綠色、可充式的二次電源，其工作電壓高、能量密度大，大量應用于手機、計算機等便攜式設備。進一步提高電池性能和降低成本是鋰離子電池發(fā)展的重點。由于碳材料種類繁多，性能提升空間大，因而研究高性能，低成本的的碳負極材料是改善鋰離子電池性能和降低電池成本的有效途徑之一。本論文主要研究鋰離子電池負極材料的結構和性能，期望獲得電化學性能優(yōu)異、成本低廉的負極材料。本文采用XRD、TEM、SEM、BET、激光粒徑和電化學測試等方法，對熱處理天然石墨結構和電化學性能進行了分析，研究了材料的晶體結構、雜質(zhì)含量、粒徑大小、比表面積等因素對

2、其充放電性能的影響。采用FTIR、XRD、SEM等方法分析電極表面SEI膜的成分和形貌特征，研究了在大電流充放條件下，石墨材料可逆容量的衰減機理。采用XRD、TEM和電化學測試等方法，研究了聚氯乙稀熱解碳包覆CoSb3材料的結構特征和電化學性能。研究發(fā)現(xiàn)，熱處理可有效提高負極材料石墨化程度、增大石墨微晶尺寸，減小比表面積，增大顆粒平均粒徑，從而顯著改善充放電性能。隨著熱處理溫度的升高，性能進一步得到改善，800℃處理的石墨材料可逆容量為320mAh／g，首次庫侖效率為80％。這是由于800℃處理的石墨材料BET比表面積最小，顆粒平均粒徑最大，有利于降低不

3、可逆容量。其次，800℃下熱處理，大量減少了石墨表面的活性點，有利于不可逆容量的減少。而且經(jīng)過熱處理，原先難以儲鋰的位置也可以嵌脫鋰，提高了石墨材料的可逆容量。SEI膜的紅外吸收光譜分析表明，SEI膜上有(CHzOC02Li)2、Li2C03、CH20C02Li等幾種物質(zhì)。SEI膜的SEM分析表明，活性鋰與電解液發(fā)生反應，放出CH2=CH2、C02、HF等氣體，可逆容量隨電流密度的增大而減小。在充放電過程中，石墨材料結構發(fā)生可逆變化。在嵌脫鋰過程中，依次生成LiCl8、LiCl2、LiC6等鋰一碳化合物，同時這些鋰一碳化合物在不同電位下相互轉(zhuǎn)化。通過聚氯

4、乙稀熱解碳包覆CoSb3制備負極材料，不可逆容量損失相對減少。首次不可逆容量損失從純CoSb3試樣的62％下降到42％。相對于純的CoSb3合金，熱解碳包覆CoSb3負極材料的容量循環(huán)衰減速率較慢。20個循環(huán)之后，CoSb3試樣的可逆容量衰減到50mAh／g以下，熱解碳包覆CoSb3負極材料的可逆容量下降到160mAh／g。關鍵詞：晶體結構，比表面積，活性點，SEI膜，鋰．碳化合物，聚氯乙稀熱解碳包覆CoSb3材料浙江大學碩士學位論文AbstractLithium-ionbatteriesaregreenandrechargeablesecondaryp

5、ower,theyarewidelyusedinmobilephones，computersandotherequipments，duetohighworking—voltage，largeenergydensity．Theemphasesonlithium·ionbatteriesarefurthertoimprovetheirperformancesandreducetheircosts．Carbonmaterialsareoneoftheavailableapproachesthatenhancetheperformancesanddecrease

6、thecostsoflithium—ionbatteries，sincethereareavarietyofspeciesofcarbonmaterialsandtheirpropertiesimprovementwouldbeeffectivetoupgradetheanode．Thethesiswasconcernedonthestructuresandperformancesofanodematerials，andhopetofindidealmaterials．Inthethesis，theheat—treatednaturalgraphitew

7、asanalyzedinstructuresandelectrochemicalpropertiesthroughXRD，TEM，SEM，BET,Laserparticlediameterandelectrochemicaltest，theelectrochemicalperformanceswasaffectedbythefactorssuchascrystalstructure，impuritycontent，particlediameterandBETspecificsurfacearea．Thecompositionsandsurfacechar

8、acteristicsofSEIfilmwereanalyzedbyFTIR，X