炭凝膠及其復(fù)合材料用于鋰離子電池負(fù)極材料研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文炭凝膠及其復(fù)合材料用于鋰離子電池負(fù)極材料研究姓名：巢亞軍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：應(yīng)用化學(xué)指導(dǎo)教師：馬紫峰20080101炭凝膠及其復(fù)合材料用于鋰離子電池負(fù)極材料研究中的孔徑分布。炭凝膠是處于無(wú)定型態(tài)和石墨之間的炭材料，炭干凝膠和炭冷凍凝膠的石墨化程度大于炭氣凝膠。起始反應(yīng)物濃度、催化劑用量、起始p H 值和干燥工藝對(duì)炭凝膠結(jié)構(gòu)影響較大。本文以炭凝膠作為鋰離子電池電極材料，采用充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等方法測(cè)量了

2、炭凝膠的電化學(xué)性能。測(cè)試結(jié)果表明，炭氣凝膠的電化學(xué)性能優(yōu)于炭干凝膠和炭冷凍凝膠，具有較高的比容量和良好的循環(huán)性能。炭氣凝膠首次可逆容量可達(dá)5 0 0 ．7 m A h - g ～，大于石墨的理論儲(chǔ)鋰容量( 3 7 2 m A h ·g J ) ，5 0 次循環(huán)后的可逆容量仍可維持在3 1 7 ．1 m A h ·g ～，容量保持率達(dá)6 3 ．3 ％，充放電效率超過(guò)9 9 ％。本文首次以炭凝膠和高比容量的硅基材料( S

3、 i 和S i O ) 為原料，通過(guò)高能球磨制備了硅／碳復(fù)合材料，考察了摻雜元素、摻雜比例和球磨工藝對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。測(cè)試結(jié)果表明，炭凝膠／硅基復(fù)合材料粒子均勻，硅的特征衍射峰明顯。炭凝膠．S i O 復(fù)合材料的電化學(xué)性能優(yōu)于炭凝膠．S i 復(fù)合材料；以配比為3 ：l ( 叭％)所制得炭凝膠一S i 和以配比為l ：1 ( 叭％) 所制得炭凝膠．S i O 性能較好；合成的最佳球磨工藝為：球磨時(shí)間為1 0 h ，球磨轉(zhuǎn)速

4、為4 0 0 r p m ，所制備的復(fù)合材料表現(xiàn)出最好的電化學(xué)性能。對(duì)高能球磨法所合成炭凝膠硅基復(fù)合材料電化學(xué)行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，炭氣凝膠硅基復(fù)合材料( C A ．S i 和C A ．S i O ) 在炭凝膠硅基復(fù)合材料中具有較高的容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。尤其是C A —S i O 復(fù)合材料首次嵌鋰容量高達(dá)1 9 4 2m A h ·g ～，首次可逆容量為9 8 4 ．6 m A h ·g ～，該復(fù)合材料在5