碳基鋰離子電池負極材料的制備及其性能研究.pdf

1、鋰離子電池因具有工作電壓高、比能量高、無污染等突出優(yōu)點在移動電子設備中得到廣泛的應用，并有望應用于電動汽車以及國家電網中大型的存儲裝置。碳材料憑借其電極電位低，循環(huán)效率高，循環(huán)壽命長和安全性能好等優(yōu)點，是鋰離子電池首選的負極材料。現有商業(yè)化生產中均采用石墨作為鋰離子電池的負極材料，其理論容量僅為372mAh/g，遠遠達不到我們對高性能鋰離子電池的要求，于是大量的研究工作集中在尋找高容量的新型碳材料上。本文旨在探索簡易、大量制備新型納米級

2、碳材料用作高性能鋰離子電池電極材料，開展的主要工作如下:
　　 (1)通過CuCl2·2H2O和CaC2之間的反應，簡易、大量制備洋蔥狀納米碳球。CuCl2·2H2O中的結晶水對于洋蔥狀納米碳球的形成具有重要的作用。憑借其獨特的結構，合成出的洋蔥狀納米碳球作為鋰離子電池負極材料時具有很高的比容量，優(yōu)異的循環(huán)性能以及倍率性能。通過對不同溫度下制得的洋蔥狀納米碳球的電化學性能分析表明，在高溫下制得的洋蔥狀納米碳球具有更好的性能，這是

3、由于低溫下制得的洋蔥狀納米碳球結構不穩(wěn)定，而且其較低的石墨化程度引起電導率的降低會影響其作為鋰離子電池負極材料的性能，尤其是倍率性能。
　　 (2)通過Zn和蔗糖之間的簡單反應，大量制備相互連接的空心結構納米碳球。憑借其獨特的結構，制備出的空心結構納米碳球作為鋰離子電池負極材料時表現出很高的比容量，優(yōu)異的循環(huán)性能以及倍率性能。通過對制得的空心結構納米碳球在135O℃碳化后的性能進行分析表明，碳化后的空心結構納米碳球的容量降低。碳

4、化過程可以顯著的改善空心結構納米碳球的石墨片層的有序化，減少缺陷，減少儲鋰位，導致了其容量的下降。但是，碳化后的空心結構納米碳球的結構更加穩(wěn)定，所以，在高倍率的充放電測試下表現優(yōu)異。
　　 (3)通過噻吩和S之間的反應簡易制備硫摻雜碳負極材料。研究了不同S的加入量對于噻吩裂解產物所得碳材料的結構和性能的影響。結果表明，隨著S加入量增加，所得碳材料由微米級的大球逐漸轉變?yōu)榧{米線，而且這種納米線是由碳層沿垂直于軸線方向生長而成。隨著