锂离子电池石墨负极材料的改性研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tp20201892
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锂离子电池是绿色环保的可充电电池系统之一,具有电压高,循环寿命长,毒性低和安全性高的优点。负极材料是锂离子电池的重要组成部分,传统商业石墨具有价格低廉和导电性好的优点,是最广泛的工业负极材料。然而,石墨的放电容量较低(<372 mAh·g-1),这限制了其在高能量密度电池中的应用。能够提供高放电容量的新型负极材料的开发已成为突破锂离子电池广泛应用限制的关键。本文采用不同金属单质和正极材料包覆石墨材料,研究了不同表面活性剂、不同包覆方式、不同含量对包覆材料性能的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜等材料检测手段以及恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱等电化学测试技术,对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。对石墨负极材料进行铜包覆合成C/Cu复合材料。结果表明,铜包覆量为6%时,负极材料的结晶程度高,颗粒尺寸为5μm。0.2 A·g-1下初始放电容量为386.4mAh·g-1,循环50次后放电容量保持在213.2 mAh·g-1。4%Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料包覆后的材料的初始放电容量为564.0 mAh·g-1,循环50次后放电容量保持在162.4 mAh·g-1。对石墨负极材料进行镍包覆合成C/Ni复合材料。结果表明,镍包覆量为4%时,材料具有较优的电化学性能。C/Ni复合材料在0.2 A·g-1时的初始放电容量为398.0 mAh·g-1,50次循环后的放电容量保持在242.1 mAh·g-1。在低电流密度下,复合材料的循环性能明显提高。对石墨负极材料进行单质钴包覆合成C/Co复合材料。结果表明,6%的Co包覆材料能够有效地提高稳定性能,并且在2.0 A·g-1下循环50次后放电容量仍可以达到261.1 mAh·g-1,提高了其循环稳定性。
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