改性微晶石墨的可控制备及其对锂离子电池性能的影响研究

发布时间：2022-07-27 20:08

　　锂离子电池的高比能量、高工作电压、循环寿命较长、安全性能好,较小的自放电率、和环境友好等优点,已被广泛用作便携式电子设备和电动汽车的能源。负极材料是锂离子电池的关键材料之一,而石墨材料是目前商业化最成熟的锂离子电池负极材料,比如人造石墨和天然石墨等,但是这些材料面临着可逆容量低的问题,严重限制了锂离子电池在电动汽车等领域的应用。天然微晶石墨的晶粒直径小于1μm,石墨化度在95%左右,晶粒之间分布着无定形炭,具有各向同性的结构特征。天然微晶石墨作为锂离子电池的负极材料使用,其优势在于原料价格低廉,与电解液兼容性好,循环性能稳定且具有良好的倍率性能。然而,天然微晶石墨的可逆容量较低,这极大地限制了其作为锂离子电池中负极材料的应用。为了提升微晶石墨的储锂容量,本论文通过制备沥青炭包覆的微扩层微晶石墨和微晶石墨层间化合物的方式对微晶石墨进行改性处理,研究了两种微晶石墨基材料的组成、工艺、结构与电化学行为之间的关系,以促进微晶石墨在锂离子电池领域的应用。第一,沥青炭包覆的微扩层微晶石墨的制备及其储锂性能研究。本部分以天然微晶石墨为原料,无机酸为插层剂,有机酸为氧化剂,对微晶石墨进行插层处理,制备... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 锂离子电池负极的发展简史
    1.2 炭材料作为负极材料的概述
        1.2.1 石墨类碳负极材料
        1.2.2 非石墨类碳负极材料
    1.3 非碳材料负极材料
        1.3.1 合金负极材料
        1.3.2 氧化物负极材料
    1.4 锂离子电池石墨负极材料的改性研究
        1.4.1 掺杂改性
        1.4.2 表面处理
        1.4.3 采用机械化学法
        1.4.4 石墨层间化合物
        1.4.5 其他方法
    1.5 微晶石墨的研究现状及应用领域
    1.6 本文的选题依据及主要研究内容
第2章 实验部分
    2.1 实验原材料、试剂与设备
        2.1.1 实验原材料、试剂
        2.1.2 实验仪器设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 材料制备
        2.2.2 材料表征
        2.2.3 电化学性能测试
第3章 微晶石墨的改性处理及电化学性能
    3.1 引言
    3.2 微扩层微晶石墨以及沥青炭包覆微晶石墨的制备与表征
        3.2.1 样品制备
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 电化学测量
        3.2.4 氧化方式的选择
    3.3 结构表征和形貌分析
        3.3.1 X射线衍射和拉曼光谱表征分析
        3.3.2 孔隙结构的测定
        3.3.3 形貌分析
    3.4 微扩层微晶石墨以及炭包覆微扩层微晶石墨的电化学性能研究
        3.4.1 充放电性能研究
        3.4.2 循环性能和循环伏安特性分析
        3.4.3 交流阻抗分析
    3.5 本章小结
第4章 氯化铁插层微晶石墨层间化合物的制备及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 石墨层间化合物的制备与表征
        4.2.1 材料表征
        4.2.2 电化学测量
    4.3 结构分析与形貌分析
        4.3.1 X射线衍射分析以及拉曼光谱分析
        4.3.2 孔隙结构的测定
        4.3.3 氯化铁含量的测定
        4.3.4 粒度分布的测定
        4.3.5 形貌分析
        4.3.6 X射线元素能谱元素分析
    4.4 电化学性能研究
        4.4.1 恒电流充放电性能
        4.4.2 循环性能和循环伏安特性曲线
        4.4.3 交流阻抗图
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间发表论文目录)
附录B (攻读学位期间参与的科研课题)



本文编号：3666094