本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池球形石墨負(fù)極材料倍率性能研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本課題以球形天然石墨為研究對象，針對石墨負(fù)極首次充放電效率低、大電流充放電性能差等問題，對球形石墨進(jìn)行了微膨化和碳包覆處理，并對改性方法進(jìn)行了優(yōu)化。利用SEM觀察材料的微觀形貌，XRD分析材料的晶體結(jié)構(gòu)，并通過循環(huán)伏安測試、電化學(xué)交流阻抗譜和恒流充放電測試等電化學(xué)測量方法研究了材料的電化學(xué)性能。 以過氧化氫為氧化劑，甲酸為插層劑，60℃下液相反應(yīng)得到可膨脹石墨，然后在800℃進(jìn)行熱處理制備微膨石墨，并探究了液相反應(yīng)時間對微膨石墨結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響。XRD測試表明微膨處理后，石墨的結(jié)構(gòu)無明顯變化，d002層間距發(fā)生微小變化。液相反應(yīng)時間為4h時制備的微膨石墨具備較好的電化學(xué)性能：一方面，可逆容量可達(dá)360mAh/g，首次充放電效率為80%；另一方面，與球形石墨相比，該條件下制備的微膨石墨的倍率性能提升最大。 以軟碳前驅(qū)體瀝青為碳源，在球形石墨表面包覆無定形碳材料。碳包覆材料燒結(jié)過程中，，加入空氣氧化步驟，改善了炭化后碳包覆材料的粘連問題。分別用液相法和固相法制備碳包覆材料，并探究了碳包覆比例和炭化溫度對碳包覆石墨材料電化學(xué)性能的影響。固相法進(jìn)行包覆時，碳包覆比例為5mass%，炭化溫度900℃時制備得到的碳包覆石墨材料電化學(xué)性能最佳。液相法進(jìn)行包覆，碳包覆比例為5mass%時，在900℃下炭化得到的碳包覆石墨材料倍率性能優(yōu)異，0.1C可逆容量為354mAh/g，5C下可逆容量仍可達(dá)86.8mAh/g。 對比了固相法和液相法制備得到的碳包覆材料的電化學(xué)性能。液相法制備能夠在球形石墨表面形成均一、連續(xù)的碳包覆層，而固相法制備碳包覆石墨材料時，當(dāng)碳包覆比例較大時，才可在石墨表面形成連續(xù)致密的碳包覆層。固相法制備的碳包覆材料的可逆容量高于液相法，首次效率低于固相混合法，倍率性能和循環(huán)性能與制備方法關(guān)系不大。綜合考慮，液相法制備碳包覆材料比較適宜。 以微膨石墨為包覆核心，制備了碳包覆微膨石墨負(fù)極材料。研究表明，將微膨處理和碳包覆的方法復(fù)合后，球形石墨的倍率性能得到很大提升。碳包覆微膨石墨在0.1C下的可逆容量為370mAh/g，5C下可逆容量為114.6mAh/g。
[Abstract]:In this paper, the spherical natural graphite was used as the research object. The spherical graphite was microexpanded and coated with carbon in view of the low efficiency of the first charge and discharge of graphite negative electrode and the poor charge-discharge performance of high current. The method of modification was optimized. The crystal structure of the material was analyzed by SEM, and the crystal structure was measured by cyclic voltammetry. Electrochemical properties of the materials were studied by electrochemical impedance spectroscopy and constant current charge-discharge measurement. Using hydrogen peroxide as oxidant and formic acid as intercalation agent, expandable graphite was prepared by liquid phase reaction at 60 鈩

本文編號：1394120