炭凝膠及其復合材料用于鋰離子電池負極材料研究.pdf

1、上海交通大學博士學位論文炭凝膠及其復合材料用于鋰離子電池負極材料研究姓名：巢亞軍申請學位級別：博士專業(yè)：應用化學指導教師：馬紫峰20080101炭凝膠及其復合材料用于鋰離子電池負極材料研究中的孔徑分布。炭凝膠是處于無定型態(tài)和石墨之間的炭材料，炭干凝膠和炭冷凍凝膠的石墨化程度大于炭氣凝膠。起始反應物濃度、催化劑用量、起始p H 值和干燥工藝對炭凝膠結構影響較大。本文以炭凝膠作為鋰離子電池電極材料，采用充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等方法測量了

2、炭凝膠的電化學性能。測試結果表明，炭氣凝膠的電化學性能優(yōu)于炭干凝膠和炭冷凍凝膠，具有較高的比容量和良好的循環(huán)性能。炭氣凝膠首次可逆容量可達5 0 0 ．7 m A h - g ～，大于石墨的理論儲鋰容量( 3 7 2 m A h ·g J ) ，5 0 次循環(huán)后的可逆容量仍可維持在3 1 7 ．1 m A h ·g ～，容量保持率達6 3 ．3 ％，充放電效率超過9 9 ％。本文首次以炭凝膠和高比容量的硅基材料( S

3、 i 和S i O ) 為原料，通過高能球磨制備了硅／碳復合材料，考察了摻雜元素、摻雜比例和球磨工藝對復合材料結構和電化學性能的影響。測試結果表明，炭凝膠／硅基復合材料粒子均勻，硅的特征衍射峰明顯。炭凝膠．S i O 復合材料的電化學性能優(yōu)于炭凝膠．S i 復合材料；以配比為3 ：l ( 叭％)所制得炭凝膠一S i 和以配比為l ：1 ( 叭％) 所制得炭凝膠．S i O 性能較好；合成的最佳球磨工藝為：球磨時間為1 0 h ，球磨轉(zhuǎn)速

4、為4 0 0 r p m ，所制備的復合材料表現(xiàn)出最好的電化學性能。對高能球磨法所合成炭凝膠硅基復合材料電化學行為進行了研究，結果表明，炭氣凝膠硅基復合材料( C A ．S i 和C A ．S i O ) 在炭凝膠硅基復合材料中具有較高的容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。尤其是C A —S i O 復合材料首次嵌鋰容量高達1 9 4 2m A h ·g ～，首次可逆容量為9 8 4 ．6 m A h ·g ～，該復合材料在5