试析炭石墨复合材料作为锂离子电池负极材料研究

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1、氆懋缝*⑧灭毕大謦J近代第一所大宁硕士学位论文一’■■0_I■■；■爿j}■lE■■■¨0■■■■_学科专业：化学工芦作者姓名：马铁指导教师：王成扬教授天津大学研究生院2005年12月中文摘要本研究利用经过球磨以后得到天然球形石墨为原料，为了改善天然石墨与电解液的相容性差的缺点，对其进行改性处理，主要是用物理包覆和化学包覆的方法对天然球形石墨进行表面改性处理，并对制备的复合材料进行电化学性能的研究；同时还研究了双氧水氧化对天然石墨的表面官能团的影响，以及这种变化对树脂包覆的影响。采用热缩聚法对天然石墨进行中间相沥青的包覆改性，通过SEM、XRD和电化学性

2、能测试确定合适的包覆时间为4h，420。C条件下，包覆中间相沥青量最合适，可以减少电解液溶剂对石墨材料的嵌入，首次充放电效率为90．2％，放电容量为325mAh／g。．球形石墨上采用氧化一浸渍一固化一炭化的方法沉积一层酚醛树脂热解炭，制备成包覆石墨，对包覆石墨电化学性能进行了研究。通过对不同包覆量的复合材料的表观形貌，结构及其电化学性能的研究；通过对比包覆氧化石墨和未氧化石墨的电化学性能，树脂炭对于氧化后的球形石墨具有了较好的包覆作用，提高了球形石墨的球形度，有利于锂离子的嵌入／脱出，改善了电化学性能。研究了天然石墨包覆酚醛树脂前的氧化作用，对比天然石墨

3、的炭化收率，表面氧含量，可知炭化收率由90．12％变为93．17％，表面氧原子含量由3．7％变为5．8％。关键词：锂离子二次电池、负极材料、天然石墨、表面改性、表面氧化ABSTRACTNaturalgraphitehastheperformancesofgoodlithiumstorageandbadcompatibilitywithelectrolyte．Anditcanbemodifiedbyusingthephysicalandchemicalcoatingmethodsinordertoimprovecycleefficiency．Thesurf

4、acefunctionalgroupsofnaturalgraphitewerechangedafterbeingoxidizedbyH202，whichcouldimprovetheperformanceofcompositegraphite．Themethodofchemicalcoatingwithcoal-tarpitchwasusedtoamelioratetheperformancesofnaturalgraphite．TheresultsweremeasuredbyX-raydiffraction，scanningelectronmicro

5、scopeandgalvanostaticcharge—dischargecyclingtechniques．Thereversiblecapacityofcoatednaturalgraphitetreatedat420。Cfor4hkeptabove325mAg／handthefirstcycleefficiencyreachedto90．2％．Theoxidizedgraphitewastreatedwithphenolresinascoatingagenttopreparecompositeanodematerial，whichinvolvesl

6、iquid-phenol—impregnationandcarbonizationprocess．Afterresearchingintothesurfacemorphology,structures，charge—dischargeandtheelectrochemicalperformancesoftheoxidizedandnon-oxidizednaturalgraphite，theconclusionsshowedthatthepyrolysisofresincouldcoatgraphitewellandmakethesurfaceofgra

7、phitemorelubricity,whi吐helpedtoimprovethelithiumioninsertion／deinsertionperformanceofnaturalgraphite．Bythecomparisonofthepre—oxidation，carbonizationyield，oxygencontentandelectrochemicalperformancebetweentheoxidationsampleandunoxidationsamples，theresultsprovedthatthecarbonizationy

8、ieldofthecompositegraphiteincreasedfrom9