探究锂离子电池炭负极材料的制备及性能研究

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1、天津大学硕士学位论文锂离子电池炭负极材料的制备及性能研究姓名：张晓林申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王成扬20061201中文摘要锂离子电池的关键技术在于对负极材料的探索和研究，而真正应用于生产中的负极材料还是以碳质材料为主。直接预处理中间相沥青所得炭材料作为一种新型的锂离子电池炭负极材料具有很大的发展潜力，但目前国内外对此仍研究很少。本文研究了中间相沥青基炭材料的制备及其电化学性能；为了改善石墨作为锂离子电池负极材料的不足，还研究了沥青包覆天然石墨及酚醛树脂包覆微晶石墨的制备及电化学性能。石油系中间相沥青经不同预处理方法处理后，对其进行了X．射线衍射分析和电化学性能分析

2、。结果表明：中间相沥青经溶剂萃取、氧化、炭化、石墨化后，作为锂离子电池负极材料，比仅经氧化、炭化、石墨化处理，电化学性能要好，首次充电容量为422mAh·g～，首次效率为91％，20次循环后容量保持为375mAh·g-1。将天然鳞片石墨与煤沥青以一定比例混合研磨，压力成型并粉碎后对其进行炭化、石墨化处理，所得样品分别进行XRD、SEM测试，并作为锂离子电池负极材料装配电池后进行电化学性能测试。结果表明，经处理后在石墨表面包覆了一层沥青，电化学性能提高，石墨化后的包覆石墨放电容量及首次效率分别为383mAh·g-。和87．6％，比天然石墨提高了16mAh·g-1和11％，稳定后放电容

3、量为380mAh·g一，效率为99．6％。采用浸渍一固化一炭化的方法在微晶石墨上沉积一层酚醛树脂热解炭，得到包覆石墨，进行XRD、SEM和电化学性能测试。包覆石墨放电容量及首次效率分别为313mAh·gd和74．5％，首次效率比包覆前提高了12．8％，不可逆容量降低了65．5mAh—g-。关键词：锂离子电池、负极材料、中间相沥青、天然石墨、包覆ABSTRACTThereisstillrareresearchoncarbonmaterialsgettingfrompretreatingmesophasepitchasanodematerialsoflithiumionbattery．

4、Thepreparationandpropertiesofthemesophasepitchbasedcarbonmaterialswerediscussedinthisthesis．Carboncoatingongraphitewasanefficientmethodtodevelopitselectrochemicalperformances．MesophasepitchderivedfrompetroleumresidueWastreatedbydifferentwaysandthesematerialswereinvestigatedbyX—raydiffractionan

5、delectrochemicalmethods．Theelectrochemicalperformancesofthematerialtreatedbysolvent-extraction，oxidation，carbonizationandgraphitizationarebetterthanthematerialtreatedbyoxidation，carbonizationandgraphitization．Itsfirstchargingcapacityis422mAh。g-1andtheinitialefficiencyis91％，after20cyclesthecapa

6、cityisstill375mAh·g-1．Naturalflake—likegraphitemixedwithcoaltarpitchataproportionWastreatedbYgrinding，moldingandshattering，afterthatthecarbonizationandgraphitizationwerecarriedout．Carbonizedsample，graphitizedsampleandnaturalgraphiteareinvestigatedbyX—raydiffractionandscanningelectronmicroscopy

7、．Li—ionbatterieswereassembledwiththemastheanodematerialsandthenelectrochemicalpropertieswereresearched．Theresultsshowthatthenaturalflake-likegraphiteiscoatedbYalayerofpitchandtheelectrochemicalpropertiesareimproved．Thedischargingcapacit