碳酸鋰包覆碳微球材料的制備及其電池表現(xiàn).pdf

1、石墨因具有成本低、產(chǎn)量豐富、理論容量較大等優(yōu)點，作為負(fù)極材料廣泛地應(yīng)用于鋰離子電池中。但石墨與電解液界面兼容性較差致使鋰離子電池首次庫倫效率較低，充放電和倍率性能較差。為了解決這些問題，本文分別以醋酸鋰和碳酸鋰為鋰源，碳微球(CMB-T)作為原材料，采用浸漬法和揮發(fā)溶劑法制備了碳酸鋰包覆的改性石墨材料(LCO/CMB-T)，并測試了它們在有機(jī)電解液和離子液體-有機(jī)溶劑混合電解液中的表現(xiàn)。旨在通過碳酸鋰對碳微球電極的保護(hù)作用，兼有去除六氟

2、磷酸鋰商業(yè)電解液中的微量氟化氫的功效，而達(dá)到改善材料性能的目的。
　　首先，采用醋酸鋰溶液浸漬法、醋酸鋰溶液揮發(fā)法和碳酸鋰溶液浸漬法三種工藝制備了一系列碳酸鋰包覆石墨改性電極材料。通過 X-射線衍射( XR D)和掃描電子顯微鏡(SEM)對制得改性材料的表面特性以及包覆效果進(jìn)行了對比分析；運(yùn)用原子吸收光譜(AAS)對其包覆量進(jìn)行了測定。結(jié)果顯示：當(dāng)使用醋酸鋰溶液浸漬法或揮發(fā)法制備樣品時，通過增加浸漬次數(shù)或提升溶液濃度，可以靈活控制

3、碳微球表面碳酸鋰包覆量。且當(dāng)理論包覆量為8％或浸漬次數(shù)為三次時，可以實現(xiàn)對碳微球表面較為完整的包覆。而當(dāng)采用碳酸鋰溶液浸漬法制備改性樣品時，碳微球表面碳酸鋰包覆量隨著浸漬次數(shù)的增加變化不大。經(jīng)五次浸漬后，碳酸鋰包覆量僅為0.62%。
　　其次，選取上述系列樣品中三組包覆量相近的樣品作為研究對象，通過恒電流充放電、循環(huán)伏安(CV)以及交流阻抗(EIS)等對比測試了它們的電化學(xué)性能。并且通過 X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(S

4、EM)和紅外光譜(IR)等對循環(huán)后的極片特性進(jìn)行表征。結(jié)果表明：（1）有機(jī)電解液體系中，碳酸鋰浸漬法制備的改性樣品(LC-Dip-0.06%)因含有較少的碳酸鋰包覆量表現(xiàn)了接近于原材料的充放電性能，其他改性材料則表現(xiàn)了優(yōu)秀的性能。如：改性樣品LA-Evap-1.07%的首次充放電容量為395.1/353.7 mAh?g-1，庫倫效率為89.5%，均高于原材料CMB-T的首次充放電容量(398.2/323.1 mAh?g-1)和庫倫效率(

5、81.1%)；同時，30次循環(huán)后樣品LA-Evap-1.07%的放電容量為290.6 mAh?g-1，比CMB-T高49.5mAh?g-1，容量保持率由原來的74.62%提升至82.16%。（2）離子液體-有機(jī)溶劑混合電解液體系中，適宜的碳酸鋰包覆有利于電池性能的提升。如：改性樣品LA-Dip-2.88%表現(xiàn)了最佳性能。首次充放電容量分別為337.4/265.4 mAh?g-1，庫倫效率為78.7%，50次循環(huán)后放電容量高達(dá)229.1m