天然石墨負(fù)極材料表面改性研究.pdf

1、鋰離子二次電池具有電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、安全性能好、自放電小、可快速充放電的優(yōu)點,目前已在手機(jī)、筆記本、電動自行車等領(lǐng)域得到廣泛的使用。21世紀(jì),電動汽車領(lǐng)域快速發(fā)展,鋰離子電動汽車這一概念被越來越多的人們所關(guān)注。鋰離子電動汽車發(fā)展的核心問題是電池,而電池性能的核心是電池材料。
　　 本文概述了鋰離子二次電池的組成、原理及優(yōu)點,描述了鋰離子二次電池的現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn),介紹了電池材料的情況,并詳細(xì)闡述了天然石墨負(fù)極材料目前

2、的研究情況及改性方法。在此基礎(chǔ)上從液相氧化、NG與SnO2材料復(fù)合和導(dǎo)電聚合物包覆復(fù)合材料及高溫高壓處理四個方面對天然石墨進(jìn)行改性,并對其物理性能和電化學(xué)性能做了一系列分析。
　　 (1)在不同PH值條件下硝酸氧化處理天然石墨得到活性物質(zhì),經(jīng)氧化處理的石墨材料表面更加的平整光潔,排列更加緊密,振實密度提高了3.5％。天然石墨材料經(jīng)氧化處理后電化學(xué)性能有了明顯的提高,其中表現(xiàn)最好的為PH1.0下氧化的樣品。其首次放電容量高達(dá)356

3、mAh·g-1,接近石墨的理論容量,較未處理石墨樣品提高了46mAh·g-1,循環(huán)20次后仍保持339mAh·g-1,容量保持率為95.2％.使用PH值為0.5的硝酸溶液處理天然石墨時,活性物質(zhì)具有更高的首次放電容量,但循環(huán)性能較差。分析認(rèn)為,當(dāng)表面氧化程度過高時對材料的循環(huán)性能會有不利影響。
　　 (2)以四氯化錫為原料,制備二氧化錫納米顆粒。將二氧化錫加入甲苯溶液,并加入一定量的硅試劑在高溫氮氣保護(hù)下進(jìn)行氨基化處理。將天然石

4、墨材料在PH值為1.0的硝酸溶液中氧化處理后,與氨基化處理得到的二氧化錫進(jìn)一步反應(yīng),在兩種材料之間形成穩(wěn)定的化合鍵。復(fù)合材料分布較為均勻,其聚集形態(tài)可分為三種:石墨表面斷裂凹陷處氧化錫小顆粒的分布,石墨邊緣區(qū)域大量氧化錫的團(tuán)聚沉積和石墨表面平整區(qū)域的氧化錫小顆粒均勻分散。復(fù)合材料表現(xiàn)出了較好的電化學(xué)性能,首次放電容量達(dá)到567mAh·g-1,循環(huán)20次后容量保持率在75％。
　　 (3)NG/SnO2復(fù)合材料經(jīng)聚吡咯包覆后,形成

5、了片狀包覆結(jié)構(gòu)。片狀包覆物以SnO2小顆粒為核,形成了核殼結(jié)構(gòu)。SnO2材料包覆比較完整,石墨大顆粒表面有部分區(qū)域未完全包覆。經(jīng)過包覆的NG/SnO2表現(xiàn)出了良好的電性能。與未包覆前567mAh·g-1相比,首次放電比容量雖然下降了54.3mAh·g-1,但首次不可逆容量也有了明顯降低,首次充放電效率有了明顯的提高,達(dá)到75％。循環(huán)20次后比容量仍然保持在479.4mAh·g-1,容量保持率為90％,較未包覆前的75％有了明顯的提升。<