針狀焦用作鋰離子電池負(fù)極材料的研究.pdf

1、將針狀焦(NC)進(jìn)行不同HTT<,max>(最高熱處理溫度)的熱處理,用密度、XRD圖譜和激光Raman圖譜來表征熱處理后NC試樣的微觀結(jié)構(gòu).運(yùn)用恒電流充、放電實(shí)驗(yàn)和粉末微電極循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)來檢測上述NC試樣的充、放電性能.在此基礎(chǔ)上探討了NC試樣的微觀結(jié)構(gòu)與充、放電性能之間的關(guān)系.考察了具有最佳貯鋰結(jié)構(gòu)的NC<,2700>試樣和六種電解液之間的相容性,利用FTIR圖譜對NC<,2700>試樣在上述六種電解液中首次充電時在炭負(fù)極表面所形成

2、的SEI(固體電解質(zhì)中間相)膜的成分和織構(gòu)進(jìn)行了分析,研究了試樣與電解液的相容性和SEI膜的關(guān)系.結(jié)合恒電流充、放電實(shí)驗(yàn),采用正交法分析了NC<,2700>試樣的粒度、炭膜中乙炔黑的含量以及PTFE的含量對NC<,2700>負(fù)極材料的充放電性能的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明:1.HTT<,max>對NC試樣的微觀結(jié)構(gòu)和充、放電性能有很大影響.當(dāng)HTT<,max>≤1500℃時,由于NC已經(jīng)過1400℃~1500℃的煅燒,因此其微觀結(jié)構(gòu)及充、放電性

3、能沒有多大改變;在HTT<,max><2100℃的范圍內(nèi),NC屬于亂層結(jié)構(gòu),石墨微晶尚未出現(xiàn)或數(shù)量很少,貯鋰機(jī)制為"孔隙貯鋰",由于孔隙的大小不一,插鋰時克服阻力所需的電位也不同,因此充、放電曲線呈"V"字形,無充、放電電位平臺;隨著HTT<,max>的增大,材料中孔隙逐漸變小、變少,充、放電容量也逐漸變小.2.不論使用LiClO<,4>還是LiPF<,6>作鋰鹽電解質(zhì),EC基溶劑體系總是大大優(yōu)于PC基溶劑體系,當(dāng)采用EC基溶劑體系時,

4、以LiClO<,4>作溶質(zhì)時的充、放電效率比以LiPF<,6>作溶質(zhì)時相對要高5﹪左右.NC<,2700>試樣在不同的電解液中,首次充電過程中形成的SEI膜化學(xué)組分均為碳酸鋰和烷基碳酸鋰,但在EC基電解液中形成的SEI膜薄而致密,可以有效地阻止溶劑化鋰離子插入石墨層間,不可逆容量少,表現(xiàn)出與NC<,2700>負(fù)極材料有良好的相容性.3.NC<,2700>負(fù)極材料的粒度(A)、炭膜中導(dǎo)電劑乙炔黑的含量(B)和粘結(jié)劑PTFE的含量(C)對N

5、C<,2700>的充、放電性能均有影響,但程度不同.4.由方案2制備的NC<,2700>試樣既可以保持由方案1所制備的NC<,2700>試樣的貯鋰結(jié)構(gòu)和充、放電性能,又能節(jié)約石墨化過程中的能耗.5.當(dāng)選取組合為A<,2>B<,3>C<,1>的炭膜時,NC<,2700>在1mol/LiClO<,4>/EC+DEC(1:1)電解液中第三循環(huán)的放電容量D<,3>=318.4mAh/g,充、放電效率η<,3>=90.7﹪,是一種理想的鋰離子電池