高能球磨法制備磷-碳鋰離子電池負(fù)極材料及電化學(xué)性能研究.pdf

1、紅磷的理論比容量高達(dá)2596mAh/g，且資源豐富、安全性高，是理想的新型高能量負(fù)極材料。不過紅磷因其充放電過程中易發(fā)生劇烈的體積變化且導(dǎo)電性能差，致使電化學(xué)性能差強(qiáng)人意。眾多的研究已使人們認(rèn)識到使碳材料作為載體與紅磷復(fù)合制備紅磷復(fù)合材料是解決以上問題的有效途徑，而且碳載體材料的結(jié)構(gòu)和種類對磷/碳復(fù)合材料的性能具有顯著影響，但是能實(shí)現(xiàn)磷/碳復(fù)合材料理想性能的優(yōu)良載體結(jié)構(gòu)仍待研究。本論文探索了碳載體材料結(jié)構(gòu)變化對磷/碳復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、性能的

2、影響，并結(jié)合目前的研究現(xiàn)狀，對制備方法和碳載體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)鎖定磷、碳質(zhì)量比，以多壁碳納米管(MWCNTs)和導(dǎo)電炭黑(CB)兩種具有顯著幾何結(jié)構(gòu)差異的碳材料來構(gòu)筑磷/碳復(fù)合材料的碳復(fù)合載體材料，設(shè)計MWCNTs與CB的比例(0∶5，1∶4，2∶3，1∶1，3∶2，4∶1，5∶0)，改進(jìn)制備工藝，利用簡易高效的無氧濕法高能球磨法一步制備磷/碳復(fù)合電極漿料。通過對不同比例下各復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性

3、能進(jìn)行對比分析，探索能夠?qū)崿F(xiàn)磷/碳復(fù)合材料理想性能的優(yōu)良載體結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:CB有利于促進(jìn)紅磷顆粒尺寸的減小，對紅磷顆粒表面有修飾作用，使紅磷與碳基體界面結(jié)合更加契合，提升了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有助于形成穩(wěn)定的SEI膜;而MWCNTs易相互搭接構(gòu)成穩(wěn)固的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。CB和MWCNTs協(xié)同作用極大地緩解了紅磷材料的體積膨脹，有效增強(qiáng)了復(fù)合材料導(dǎo)電性，大大提高了活性材料利用率。對于電化學(xué)性能，二者混合使用優(yōu)于單