【摘 要】
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随着锂电池的快速发展,对于负极材料的倍率性能也有了更高的需求,高倍率长循环的负极材料具有了更大的市场。石墨作为一种传统的负极材料,具有产量大,价格便宜,充放电平台低的优势,其充电比容量为372 mAh·g-1,有着广泛的市场前景,也是当下使用最为广泛的负极材料。可是在实际应用中,石墨材料具有容量低,循环性能,倍率性能差的缺点,在直接使用的情况下并没有特别好的实际效果。本研究针对石墨负极在倍率性能上
【基金项目】
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黑龙江省“百千万”工程科技重大专项项目；
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随着锂电池的快速发展,对于负极材料的倍率性能也有了更高的需求,高倍率长循环的负极材料具有了更大的市场。石墨作为一种传统的负极材料,具有产量大,价格便宜,充放电平台低的优势,其充电比容量为372 mAh·g-1,有着广泛的市场前景,也是当下使用最为广泛的负极材料。可是在实际应用中,石墨材料具有容量低,循环性能,倍率性能差的缺点,在直接使用的情况下并没有特别好的实际效果。本研究针对石墨负极在倍率性能上存在的问题,分别采用高锰酸钾微膨处理制备高层间距的天然石墨负极材料,和采用氯化锰熔融盐法处理制备天然石墨包覆材料。分别采用X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,X射线光电子谱（XPS）等表征方法对材料进行物理及电化学测试,具体如下:（1）利用球形天然石墨,高锰酸钾,乙酸为原料,在20℃到60℃为温度区间,2-6 h为反应时间区间,制备出无硫微膨石墨材料,本实验通过控制材料的反应时间和温度,来控制其微膨处理的效果,系统的进行了材料的形貌和电化学性能的测试,确定了最佳的反应条件。在高倍率的条件下具有更好的倍率性能。电化学性能的提升可以认为是微膨处理提高了材料的层间距,加快了锂离子的嵌入脱出速率,提供了一个低污染的高倍率微膨石墨制备方法。随后在此基础上进行高温沥青的包覆处理,构建稳定的碳包覆层,有效降低表面积同时提高库伦效率,同时由于构建了更稳健的SEI膜结构,对倍率性能又有了相应的提升。（2）利用球形天然石墨,氯化锰为原料,利用熔融盐法在管式炉中进行氯化锰熔盐包覆石墨的实验,本实验通过控制材料熔融处理的温度,来控制材料的包覆状态,通过对材料形貌和电化学性能的系统测试,确定了最佳反应温度和提高倍率性能的反应机理,其在670℃条件下制备的材料在2 A·g-1条件下相较天然石墨材料具有明显的倍率性能提升。提供了一个可工业化高倍率石墨的制备方案。针对循环性能的提升,进行了马弗炉氧化处理,有效提升了循环稳定性。
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