中間相炭微球在鋰-鈉離子電池中的電化學性能研究.pdf

1、作為一種典型的軟碳材料，經(jīng)石墨化后的中間相炭微球（MCMB）作為負極材料在鋰離子電池中已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。與石墨化后的MCMB相比，在較低溫度下處理得到的MCMB，層間距較大，更有利于鋰/鈉離子在充放電過程中的嵌入與脫出，有望成為理想的鋰/鈉離子電池負極材料。本文在700℃和1000℃下對MCMB進行了碳化，得到MCMB700和MCMB1000。研究了MCMB700作為負極材料在鈉離子電池中的電化學性能，并對其儲鈉機理進行了探究。為了更進

2、一步地探究MCMB的儲能機理，對MCMB1000在鋰/鈉離子電池中的電化學性能進行了對比研究，并以MCMB1000在鋰離子電池中的儲鋰機理為基礎探討了其儲鈉機理。
　　在700℃下處理的MCMB由大量石墨微晶組成，其層間距約為0.357nm，高度約為1.61nm。將MCMB700用做負極材料組裝成鈉離子電池時，展現(xiàn)出了優(yōu)良的電化學性能。在25mA g-1下，首次充電容量為232mAh g-1，循環(huán)60圈后，可逆容量變?yōu)?61mAh

3、 g-1。在循環(huán)過程中，鈉離子表現(xiàn)出良好的嵌入/脫出可逆性，這得益于MCMB700內部的微晶結構和和外部獨特的球形層狀結構。XRD和拉曼測試的結果表明，該負極材料主要通過鈉離子插入到石墨微晶的片層結構中來存儲能量。
　　在1000下碳化得到的MCMB1000與MCMB700相比，結晶度更高，缺陷結構更少，更有利于在微觀結構層面分析材料的儲能機理。將MCMB1000在鋰/鈉離子電池中的電化學性能進行了對比研究。在電流密度為20mA

4、g-1時， MCMB1000在鋰/鈉離子電池中的首次充電比容量為445/180mAh g-1，循環(huán)50圈后，可逆容量變?yōu)?18/180mAh g-1，可逆容量保持率分別為71.5％和68.3%。
　　MCMB1000在鈉離子電池中表現(xiàn)出了良好的可逆容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。然而，MCMB1000的儲鈉容量不如儲鋰容量高，主要是由于鈉離子的半徑比鋰離子半徑大，鈉離子插入到碳層中比鋰離子插入到碳層中要困難，最終導致MCMB1000在鈉離