用于鋰離子電池的新型酚醛樹脂熱解碳改性材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著電子移動(dòng)設(shè)備及電動(dòng)汽車的不斷發(fā)展，人們對(duì)具有大容量、高倍率充放電性能的新型鋰離子電池電極材料的需求越來越迫切，由酚醛樹脂經(jīng)熱裂解制備的熱解碳材料，理論容量可達(dá)1000mAh/g以上。然而由于在首次充放電時(shí)，不可逆容量損失較大，首次充放電效率較低，從而影響了其進(jìn)一步的開發(fā)。因而對(duì)酚醛樹脂熱解碳材料進(jìn)行改性，提高其可逆容量，并改善其循環(huán)性能，一直是科學(xué)家們研究的重點(diǎn)之一。 本論文用苯酚和甲醛在堿性條件下合成了可溶性酚醛樹脂，分別

2、采用化學(xué)摻雜法和水溶液懸浮聚合法，制備出了新型硅、錫改性熱解碳電極材料及包覆二氧化硅的酚醛樹脂熱解碳微球材料；用FTIR、XRD、TG、SEM等分析測試方法對(duì)所制備材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征；研究結(jié)果表明：通過摻雜和包覆改性方法，成功地使硅、錫原子嵌入到熱解碳材料中，并使熱解碳材料的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著變化，使用硅烷偶聯(lián)劑的裂解產(chǎn)物呈現(xiàn)一定程度的結(jié)晶態(tài)：包覆二氧化硅的熱解碳微球材料，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了微孔化；含錫原子的熱解碳材料，碳與含錫組分較均勻分散。

3、 電化學(xué)性能測試結(jié)果表明：隨著硅烷偶聯(lián)劑含量的增大，首次放電容量呈現(xiàn)先降低后增加的變化趨勢。其中每10g酚醛樹脂，硅烷偶聯(lián)劑的加入量為10ml時(shí)，制備的材料容量較高，首次放電容量可達(dá)895.4mAh/g，循環(huán)性能也較為理想。 對(duì)于二氧化硅與酚醛樹脂共混熱解碳材料，當(dāng)二氧化硅含量一定時(shí)，首次充放電容量隨熱解溫度增加而降低，當(dāng)熱解溫度為800℃時(shí)，制備的材料具有較好的電化學(xué)性能，首次放電容量達(dá)1587.4mAh/g，首次充電容量

4、為701.74mAh/g。 對(duì)于包覆二氧化硅的酚醛樹脂熱解碳微球材料，升溫速率可以控制材料內(nèi)部微孔的大小，較慢的升溫速率得到的材料微孔較小而容量較高；在600℃慢速升溫得到的材料，循環(huán)性能較好，首次可逆容量為324.1mAh/g，30個(gè)循環(huán)以后，可逆容量仍然保持在292mAh/g。 對(duì)于含錫酚醛樹脂熱解碳材料，熱處理溫度越高金屬錫析出越嚴(yán)重，在400℃下熱處理得到的改性材料的容量最高、循環(huán)性能較好。首次充放電容量分別達(dá)1