碳化硅衍生碳-中間相瀝青炭的制備及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、為了將鋰離子電池能量密度高和超級(jí)電容器功率密度大的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，本論文旨在合成一種兼具雙電層儲(chǔ)能功能的多孔碳與鋰離子脫/嵌儲(chǔ)能功能的石墨類炭的復(fù)合炭材料。通過不同質(zhì)量比的聚碳硅烷(PCS)和中間相瀝青(MP)在320℃共混及不同溫度熱解、炭化、石墨化處理后得到碳化硅/中間相瀝青炭前驅(qū)體，將所得的碳化硅/中間相瀝青炭前驅(qū)體經(jīng) Cl2刻蝕后，成功制備出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的碳化硅衍生碳/中間相瀝青炭復(fù)合材料。采用PLM、XRD、Raman、TEM、N2

2、吸/脫附法等檢測方法，探討熱處理溫度、PCS/MP質(zhì)量比以及刻蝕溫度對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、形貌、孔隙結(jié)構(gòu)和分布的影響。將所得復(fù)合材料作為鋰離子電池的負(fù)極材料和超級(jí)電容器的電極材料，通過恒電流充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗等測試方法探討了復(fù)合材料的孔隙結(jié)構(gòu)、兩相碳的分布和比例對(duì)電荷儲(chǔ)存性能的影響。研究結(jié)果表明：
　?。?）通過控制PCS/MP質(zhì)量比和熱處理溫度，可以得到多孔碳化硅衍生碳和不同石墨化程度的中間相瀝青炭均勻分布的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)

3、PCS/MP質(zhì)量比較大時(shí)，中間相瀝青炭呈小球狀分散于碳化硅衍生碳中，隨著質(zhì)量比減小，中間相瀝青炭層片狀結(jié)構(gòu)明顯，碳化硅衍生碳均勻分散在中間相瀝青炭中。
　?。?）前期熱處理溫度、PCS/MP質(zhì)量比以及刻蝕溫度顯著影響所制備的SiC-CDCs/MPC的微觀結(jié)構(gòu)和比表面積。隨著熱處理溫度的升高，復(fù)合材料的比表面積減小。而當(dāng)熱處理溫度為同一溫度時(shí)，PCS/MP質(zhì)量比較大的SiC-CDCs/MPC，其表面積也較大。而 C DC s的有序度

4、隨著刻蝕溫度的提高而增強(qiáng)，當(dāng)刻蝕溫度為1000 ℃時(shí)，復(fù)合材料的微孔比表面積最大。
　?。?）熱處理溫度和PCS/MP質(zhì)量比對(duì)S iC-CDCs/MPC作為鋰離子電池負(fù)極材料的性能有很大影響。通過調(diào)節(jié) PCS/MP的質(zhì)量比、熱處理溫度，可以顯著提高SiC-CDCs/MPC的比容量和倍率性能。S iC/MPC直接3000℃處理和S iC-CDCs/MPC經(jīng)過3000℃處理后其循環(huán)性能有很大提高，且倍率性能更優(yōu)。
　　（4）Si