酚醛树脂包覆石墨作锂离子电池负极材料研究

论文摘要

本文以改性石墨用作锂离子电池负极材料为目的。首先对石墨进行酚醛树脂包覆,形成“核-壳”结构的复合材料。除了利用混合后蒸发溶剂的方法包覆外本文还采取了混合后过滤溶剂的方法对石墨进行包覆改性。利用SEM、比表面积和电性能测试等手段表征并研究了蒸发和过滤溶剂对石墨表面形貌、比表面积、可逆容量、首次不可逆容量和循环性能这几个方面的影响。讨论了蒸发法（包覆量、蒸发温度和炭化温度）和过滤法（酚醛树脂水溶液浓度、浸渍时间和加耦联剂）的各工艺参数对包覆石墨的比表面积、首次不可逆容量、可逆容量和循环性能的影响。结果表明,蒸发法制备的石墨的比表面积是随着包覆量的增加而增加,随着水分蒸发温度的升高先减小后增大,随着炭化温度的升高先增大后减小。过滤法制备的石墨的比表面积随着溶液浓度的增大而增大,延长浸渍时间和加入耦联剂均能使比表面积下降。这些因素对首次不可逆容量的影响跟对比表面积的影响一致;可逆容量随着包覆量的增加而降低,随着炭化温度的升高而降低,蒸发温度则对可逆容量没有明显影响,延长浸渍时间和加藕联剂可提高可逆容量;包覆石墨能有效提高石墨的循环性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 锂离子电池的原理、特点和发展
• 1.1.1 锂离子电池的原理
• 1.1.2 锂离子电池的特点
• 1.1.3 锂离子电池的发展
• 1.2 锂离子电池的正极材料和电解液
• 1.3 锂离子电池负极材料
• 1.3.1 炭负极材料
• 1.3.2 其他负极材料
• 1.4 石墨的改性
• 1.4.1 石墨表面的还原
• 1.4.2 石墨的轻度氧化
• 1.4.3 石墨的掺杂
• 1.4.4 石墨的包覆
• 1.5 本文的工作
• 2 实验部分
• 2.1 原料和设备
• 2.2 样品的制备
• 2.2.1 酚醛树脂的固含量的测定
• 2.2.2 酚醛树脂炭化收率的测定
• 2.2.3 酚醛树脂灰分的测定
• 2.2.4 蒸发溶剂法
• 2.2.4 过滤溶剂法
• 2.2.5 炭化
• 2.3 样品的分析与表征
• 2.3.1 扫描电镜
• 2.3.2 比表面积测试
• 2.3.3 电性能测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 蒸发和过滤溶剂对石墨形貌的影响
• 3.2 蒸发溶剂对石墨比表面积的影响
• 3.2.1 包覆量对比表面积的影响
• 3.2.2 蒸发温度对比表面积的影响
• 3.2.3 炭化温度对比表面积的影响
• 3.3 过滤溶剂对石墨比表面积的影响
• 3.4 原料、蒸发和过滤三种石墨的充放电循环曲线
• 3.5 蒸发和过滤溶剂对石墨首次不可逆容量的影响
• 3.6 蒸发溶剂对石墨可逆容量的影响
• 3.6.1 包覆量对可逆容量的影响
• 3.6.2 炭化温度对可逆容量的影响
• 3.6.3 蒸发温度对可逆容量的影响
• 3.7 过滤溶剂对石墨可逆容量的影响
• 3.8 蒸发和过滤溶剂对石墨循环性能的影响
• 4 结论
• 5 研究生期间发表的论文
• 6 致谢
• 7 参考文献