長(zhǎng)嶺石油焦用作鋰離子電池負(fù)極材料的可行性研究.pdf

1、研究了試樣與電解液的相容性和SEI膜的關(guān)系.結(jié)合恒電流充、放電實(shí)驗(yàn),采用正交法分析了C<,3000-2>試樣的炭膜中導(dǎo)電劑乙炔黑的含量(A)、C<,3000-2>試樣的粒度(B)、粘結(jié)劑PTFE的含量(C)和充、放電電流密度(D)對(duì)C<,3000-2>負(fù)極材料的充、放電性能的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明:1.HTT<,max>對(duì)長(zhǎng)嶺石油焦試樣的微觀結(jié)構(gòu)和充、放電性能有很大影響.當(dāng)HTT<,max><1800℃時(shí),長(zhǎng)嶺石油焦試樣屬于亂層結(jié)構(gòu),石墨微

2、晶尚未出現(xiàn)或數(shù)量很少,貯鋰機(jī)制為"孔隙貯鋰",由于孔隙的大小不一,插鋰時(shí)克服阻力所需的電位也不同,因此充、放電曲線呈"V"字形,無充、放電電位平臺(tái);隨著HTT<,max>的增大,材料中孔隙逐漸變小、變少,充、放電容量也逐漸變小;HTT<,max>=1800℃時(shí),微孔幾乎消失,而石墨微晶又少又小,因此試樣的充、放電容量最低;HTT<,max>>1800℃時(shí),石墨微晶迅速成長(zhǎng),充、放電容量迅速增大,充、放電曲線為"U"字形,充、放電平臺(tái)低而

3、平穩(wěn),循環(huán)性能良好,為典型的"石墨微晶層間嵌鋰"機(jī)制;當(dāng)HTT<,max>=3000℃時(shí),采用熱處理工藝制度1所得試樣C<,3000-1>在1mol/L LiClO<,4>/EC+DMC(1:1)電解液中第三循環(huán)的放電容量D<,3>=289.2mAh/g充、放電效率η<,3>=93.6％;采用熱處理工藝制度2所得的C<,3000-2>試樣的第三循環(huán)的放電容量D<,3>=346.3mAh/g充、放電效率η<,3>=94.6％,表現(xiàn)出更為優(yōu)

4、異的充、放電性能.2.C<,3000-2>試樣在不同的電解液中,首次充電過程中形成的SEI膜化學(xué)組分均為碳酸鋰和烷基碳酸鋰,但在EC基電解液中形成的SEI膜薄而致密,可有效地阻止溶劑化鋰離子插入石墨烯層問,不可逆容量少,表現(xiàn)出與C<,3000-2>負(fù)極材料有良好的相容性;在PC基電解液中形成的SEI膜厚且有缺陷,不能有效地阻止溶劑化鋰離子插入石墨層間,不可逆容量大,與C<,3000-2>負(fù)極材料的相容性極差.3.C<,3000-2>試樣

5、的炭膜中導(dǎo)電劑乙炔黑的含量(A)、C<,3000-2>試樣的粒度(B)、粘結(jié)劑PTFE的含量(C)和充、放電電流密度(D)對(duì)C<,3000-2>負(fù)極材料的充、放電性能均有影響,但程度不同.對(duì)C<,3000-2>負(fù)極材料在lmol/L LiClO<,4>/EC+DMC(1:1)電解液中第三循環(huán)放電容量的影響順序?yàn)?C>B>A>D;對(duì)第三循環(huán)充、放電效率的影響順序?yàn)?D>B>A=C.C<,3000-2>試樣的第三循環(huán)放電容量達(dá)到最大時(shí)各因素

6、的水平與第三循環(huán)充、放電效率最大時(shí)并不一致.考慮到各因素對(duì)第三循環(huán)充、放電效率影響的極差都不大,當(dāng)充、放電電流密度I=10mA/g時(shí),可選取組合A<,2>B<,2>C<,3>D<,1>(D<,3>=349.0mAh/g、η<,3>=93.7％);當(dāng)充、放電電流密度I=15mA/g時(shí),可選取組合A<,1>B<,2>C<,2>D<,2>(D<,3>=346.3mAh/g、η<,3>=94.6％);當(dāng)充、放電電流密度I=20mA/g時(shí),可選取