樹脂炭包覆微晶石墨作鋰離子電池負極材料研究.pdf

1、論文以經(jīng)過純化、整形處理后的近球形天然微晶石墨為研究對象，采用酚醛樹脂炭包覆、表面氧化-樹脂炭包覆以及層間氧化-膨脹-樹脂炭包覆等方法對天然微晶石墨進行改性處理，希望通過這些處理改善其用作鋰離子電池負極材料的充放電性能。
　　 以天然微晶石墨為基體原料，自制酚醛樹脂為熱解炭前驅(qū)體，通過液相浸漬-炭化法制備酚醛樹脂炭包覆石墨，考察了熱處理溫度和酚醛樹脂炭包覆量對天然微晶石墨結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，表面樹脂炭包覆改性不會改

2、變天然微晶石墨的片層狀晶體結(jié)構(gòu)；酚醛樹脂炭包覆石墨的比表面積隨酚醛樹脂炭包覆量的增加而增大，固化和炭化處理過程中揮發(fā)性氣體的逸出所形成的納米級微孔是造成其比表面積和不可逆容量增大，首次充放電容量下降的主要原因；在炭化溫度為950℃、樹脂炭包覆量為3％時制備的樹脂炭包覆石墨的首次脫鋰容量由天然石墨的321.4mA·g-1提高到334.3mAh·g-1，首次不可逆容量由75.8mAh·g-1降低至60.1mAh·g-1；樹脂炭包覆量為5％的

3、樣品30次循環(huán)后容量保持率由天然石墨的65％提高到91.1％。
　　 采用雙氧水氧化以及雙氧水氧化-樹脂炭包覆工藝對天然微晶石墨進行改性處理，考察了表面氧化及氧化-樹脂炭包覆對天然微晶石墨晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學性能的影響。結(jié)果表明：雙氧水氧化不會改變天然石墨本身的片層結(jié)構(gòu)，但可在天然石墨表面形成了一些裂縫和納米微孔，增加表面含氧官能團，提高天然石墨材料的儲鋰容量，提高電極/電解液間的潤濕性，減小了界面阻抗。表面氧化改性后的天

4、然微晶石墨，首次脫鋰容量由321.4mAh·g-1提高到350.6mAh·g-1，首次不可逆容量由75.8mAh·g-1降低到61.8mAh·g-1，首次充放電效率由80.1％提高到83.9％；包覆5％的酚醛樹脂炭后首次充放電效率提高至84.8％，30次充放電循環(huán)后的容量保持率提高到92％。
　　 采用H2SO4+NaNO3氧化以及H2SO4+NaNO3氧化-膨脹-樹脂炭包覆工藝對天然微晶石墨進行改性處理，考察了氧化反應時間和樹

5、脂炭包覆對微膨脹石墨的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學性能的影響。結(jié)果表明，經(jīng)層間氧化—膨脹改性的天然微晶石墨，由于層間距略有增大，在天然石墨內(nèi)部預留了膨脹空間，拓寬了鋰離子擴散通道，減小了石墨層間嵌鋰后引起的體積膨脹，因此可逆儲鋰容量和循環(huán)性能明顯改善。經(jīng)層間氧化—膨脹改性的天然石墨首次脫鋰容量從天然石墨的321.4mAh·g-1提高到361.7mAh·g-1；包覆5％的酚醛樹脂炭后雖然首次脫鋰容量略有下降(由361.7mAh·g-1降低至