樹(shù)脂炭包覆微晶石墨作鋰離子電池負(fù)極材料研究.pdf

1、論文以經(jīng)過(guò)純化、整形處理后的近球形天然微晶石墨為研究對(duì)象，采用酚醛樹(shù)脂炭包覆、表面氧化-樹(shù)脂炭包覆以及層間氧化-膨脹-樹(shù)脂炭包覆等方法對(duì)天然微晶石墨進(jìn)行改性處理，希望通過(guò)這些處理改善其用作鋰離子電池負(fù)極材料的充放電性能。
　　 以天然微晶石墨為基體原料，自制酚醛樹(shù)脂為熱解炭前驅(qū)體，通過(guò)液相浸漬-炭化法制備酚醛樹(shù)脂炭包覆石墨，考察了熱處理溫度和酚醛樹(shù)脂炭包覆量對(duì)天然微晶石墨結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，表面樹(shù)脂炭包覆改性不會(huì)改

2、變天然微晶石墨的片層狀晶體結(jié)構(gòu)；酚醛樹(shù)脂炭包覆石墨的比表面積隨酚醛樹(shù)脂炭包覆量的增加而增大，固化和炭化處理過(guò)程中揮發(fā)性氣體的逸出所形成的納米級(jí)微孔是造成其比表面積和不可逆容量增大，首次充放電容量下降的主要原因；在炭化溫度為950℃、樹(shù)脂炭包覆量為3％時(shí)制備的樹(shù)脂炭包覆石墨的首次脫鋰容量由天然石墨的321.4mA·g-1提高到334.3mAh·g-1，首次不可逆容量由75.8mAh·g-1降低至60.1mAh·g-1；樹(shù)脂炭包覆量為5％的

3、樣品30次循環(huán)后容量保持率由天然石墨的65％提高到91.1％。
　　 采用雙氧水氧化以及雙氧水氧化-樹(shù)脂炭包覆工藝對(duì)天然微晶石墨進(jìn)行改性處理，考察了表面氧化及氧化-樹(shù)脂炭包覆對(duì)天然微晶石墨晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：雙氧水氧化不會(huì)改變天然石墨本身的片層結(jié)構(gòu)，但可在天然石墨表面形成了一些裂縫和納米微孔，增加表面含氧官能團(tuán)，提高天然石墨材料的儲(chǔ)鋰容量，提高電極/電解液間的潤(rùn)濕性，減小了界面阻抗。表面氧化改性后的天

4、然微晶石墨，首次脫鋰容量由321.4mAh·g-1提高到350.6mAh·g-1，首次不可逆容量由75.8mAh·g-1降低到61.8mAh·g-1，首次充放電效率由80.1％提高到83.9％；包覆5％的酚醛樹(shù)脂炭后首次充放電效率提高至84.8％，30次充放電循環(huán)后的容量保持率提高到92％。
　　 采用H2SO4+NaNO3氧化以及H2SO4+NaNO3氧化-膨脹-樹(shù)脂炭包覆工藝對(duì)天然微晶石墨進(jìn)行改性處理，考察了氧化反應(yīng)時(shí)間和樹(shù)

5、脂炭包覆對(duì)微膨脹石墨的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，經(jīng)層間氧化—膨脹改性的天然微晶石墨，由于層間距略有增大，在天然石墨內(nèi)部預(yù)留了膨脹空間，拓寬了鋰離子擴(kuò)散通道，減小了石墨層間嵌鋰后引起的體積膨脹，因此可逆儲(chǔ)鋰容量和循環(huán)性能明顯改善。經(jīng)層間氧化—膨脹改性的天然石墨首次脫鋰容量從天然石墨的321.4mAh·g-1提高到361.7mAh·g-1；包覆5％的酚醛樹(shù)脂炭后雖然首次脫鋰容量略有下降(由361.7mAh·g-1降低至