学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

催化热处理MCMB用作锂离子电池负极材料的研究

作　者: 李祯
导　师: 宋怀河
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: 中间相炭微球(MCMB) 催化热处理锂离子电池负极材料
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 198次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

中间相沥青炭微球（Mesocarbon microbeads，MCMB）以其独特的球形片层结构和优异的电化学性能，受到广泛关注，是较为理想的锂离子二次电池负极材料。MCMB在实际使用中需经3000℃高温石墨化，生产成本高。如何改进工艺、降低制造成本和提高性能是目前研究的主要方向之一。本论文着眼于对MCMB进行催化热处理，探讨改性MCMB电极材料的制备条件、结构性质与其电化学行为的关系。本论文采用铁盐作为催化剂，通过浸渍-炭化和预氧化-浸渍-炭化的方法制备改性MCMB负极材料。利用扫描电镜、X射线衍射、充放电仪、交流阻抗等测试手段对材料的微观形貌、结构特征进行了表征和测试。实验结果表明经催化热处理的MCMB表面的碳微晶尺寸增大，经1500℃处理后的样品在0.2 mAcm^-2电流密度下的首次可逆容量从相同温度下直接炭化样品的146mAh／g提高至233mAh／g，第30次循环放电容量与第1次循环放电容量的比值从68％提高至100％。可逆容量明显提高，首次库仑效率也得到积极的改善。交流阻抗结果显示，适量的硝酸铁添加量可以有效降低SEI膜（固体电解质膜）电阻及电极反应电荷传递电阻，有效地提高电极的电化学性能。经预氧化处理后的MCMB表面形成孔洞，易于催化剂粒子的浸入，热处理时起到了更好的催化效果，使MCMB改性为表面具有较多石墨微晶存在，内部仍为低温炭结构，改善MCMB表面与电解液的接触反应，提高了其充放电效率和循环性能。表现出良好的电化学性能。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章文献综述  11-28
  1.1 引言  11-12
  1.2 锂离子电池概述  12-15
    1.2.1 锂离子电池发展历程  12-13
    1.2.2 锂离子电池的充放电原理  13-15
  1.3 锂离子电池炭负极材料  15-26
    1.3.1 石墨化炭材料  15-19
    1.3.2 无定形炭材料  19-20
    1.3.3 炭材料的改性  20-23
    1.3.4 炭材料的嵌锂机理  23-25
    1.3.5 电极大电流充放控制因素  25-26
  1.4 本论文的工作  26-28
第二章实验与测试分析方法  28-35
  2.1 实验方案  28-29
  2.2 实验所用原料及化学试剂  29-30
    2.2.1 中间相炭微球  29
    2.2.2 实验所用的化学试剂  29-30
    2.2.3 组装模拟电池用原料  30
  2.3 实验所用的主要设备  30-32
  2.4 实验样品的制备  32-33
    2.4.1 MCMB的催化剂浸渍  32
    2.4.2 MCMB的催化热处理  32
    2.4.3 MCMB的氧化处理  32-33
  2.5 实验所用的测试和表征手段  33-35
第三章催化热处理MCMB及其电化学性能研究  35-63
  3.1 引言  35
  3.2 MCMB的微观形貌和XRD结构分析  35-39
  3.3 MCMB的催化热处理及其电化学性能研究  39-45
    3.3.1 MCMB的XRD分析  39-42
    3.3.2 催化修饰MCMB的电化学性能  42-45
  3.4 不同催化剂配比的MCMB催化热处理及其电化学性能研究  45-58
    3.4.1 样品的表面微观形貌及XRD图谱  45-49
    3.4.2 样品的电化学性能  49-52
    3.4.3 样品的交流阻抗测试  52-54
    3.4.4 2200℃催化热处理样品的电化学性能  54-58
  3.5 氧化对MCMB电化学性能的影响  58-63
    3.5.1 氧化样品的XRD图谱  58-59
    3.5.2 氧化MCMB样品的电化学性能  59-63
第四章结论  63-65
参考文献  65-70
研究成果  70-71
致谢  71

催化热处理MCMB用作锂离子电池负极材料的研究

内容摘要

全文目录

相似论文