碳原子線的磁學、電學性質.pdf

1、本文報告碳原子線(CAW)的磁學性質以及作為鋰電池負極材料的電化學性能的研究結果。運用振動樣品磁強計(VSM)和電子順磁共振儀(EPS)等設備對碳原子線的磁學性質進行研究，并定量計算了碳原子線上每個碳原子的未成對電子的數(shù)目；通過紅外、環(huán)伏安、充放電、交流阻抗等方法，研究鋰離子二次電池的碳原子線負極的電化學特性以及硝酸處理對碳原子線電極充放電性能的影響。 我們對碳原子線的磁學行為進行研究時，發(fā)現(xiàn)在室溫下碳原子線的磁滯回線為“S”形

2、。隨著磁場強度的增加，磁化強度漸漸趨于飽和，但其飽和磁化強度比通常的鐵磁性材料小很多，故碳原子線具有類鐵磁性。至今，已有C60在低溫下呈現(xiàn)類鐵磁行為的報道，而碳原子線卻能在室溫下顯示出類鐵磁性。這種特殊的磁學性能很可能與碳原子線的特殊的sp雜化結構有關。通過電子順磁共振，我們定量測量了碳原子線中未成對電子的數(shù)目，結果顯示碳原子線中有大量的未成對電子，此結果同碳原子線的分子結構是基本一致的。 作為鋰離子二次電池負極材料，碳原子線首

3、次充放電容量分別為369.5mAh/g和999.4mAh/g，從第2次循環(huán)起，充放電效率開始提高，第10次達到94.3％，不可逆容量逐漸降低，可逆容量基本維持在約300mAh/g左右。顯示出碳原子線負極具有良好的循環(huán)性能和可逆容量。 此外，當對碳原子線進行硝酸處理后，紅外光譜表明在碳原子線上產(chǎn)生了更多的羥基、羧基等基團。一般認為，表面形成的這些基團在鋰插入過程中有助于形成致密鈍化膜，可減少溶劑分子的共插入，從而抑制電解液的分解，