低温石油焦作为锂离子电池负极材料的改性研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sqs1989
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1.首先在氮气氛保护下对低温石油焦进行不同温度碳化处理,通过真密度、BET、SEM图谱表征各材料的微观结构,并对不同温度处理下的材料进行充放电性能测试,进而探究微观结构与材料充放电性能之间的关系,确立了其最佳热处理温度为650℃。2.其次对低温石油焦进行包覆改性处理,放电比容量及库伦效率均有明显提高。不同包覆材料表现出不同的充放电性能,含氮聚合物[1,2]包覆的材料表现出高的比容量特性,LiF[3]、Li2CO3[4]、CaCO3[5]等无机盐包覆的材料表现出很好的循环性能。通过含氮聚合物包覆处理的石油焦稳定比容量可达到370 mAh·g-1以上,LiF、Li2CO3、CaCO3包覆处理的石油焦循环200次后放电比容量仍能保持在300 mAh·g-1以上。通过SEM表征可明显看到石油焦表面包覆一层稳定的热解碳/无机盐材料。一方面,表面的热解碳/无机盐材料既可形成稳定的SEI(solid electrolyte interface)膜[6],又能提供大量脱嵌锂位点,从而提高首次库伦效率及比容量;另一方面,由于稳定的热解碳/无机盐材料不易变形及剥离,使得充放电循环性能非常稳定。3.本文对LiF包覆处理的材料进行倍率性能测试,0.1C下放电比容量稳定保持在335mAh·g-1左右,0.2C下放电比容量稳定保持在315 mAh·g-1左右,0.5C下放电比容量稳定保持在280 mAh·g-1左右,1C下放电比容量稳定保持在220mAh·g-1左右,表现出了非常优秀的倍率性能。4.鉴于聚合物、无机盐包覆对石油焦充放电性能产生的的不同作用,本文通过一次包覆、二次包覆处理[7],研究探讨二次包覆对材料充放电性能产生的影响。研究发现,聚合物、无机盐包覆的先后顺序对材料充放电性能影响很大。Polymer/Li2CO3(PL)二次包覆处理的石油焦放电比容量稳定保持在400 mAh·g-1左右,Li2CO3/polymer(LP)二次包覆处理的石油焦放电比容量稳定保持在300 mAh·g-1左右。通过SEM表征分析可看出,LP样品表面一层polymer包覆层完全覆盖住Li2CO3包覆层,PL样品表面Li2CO3包覆层部分覆盖polymer包覆层,形成C/polymer/Li2CO3三层立体式包覆结构,而这种立体式结构可充分发挥两种包覆物各自的特性。
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