探究锂离子电池负极碳复合材料的制备与性能研究

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1、上海交通大学硕士学位论文锂离子电池负极碳复合材料的制备与性能研究姓名：孙杨正申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马紫峰20031201上海交通大学硕士学位论文锂离子电池负极碳复合材料的制备与性能研究摘要对商用锂离子电池负极碳材料CMS中间相炭微球进行表面改性研究通过扫描电镜SEMX射线衍射等表面分析技术对合成材料进行表面形貌和结构分析并对不同材料的电化学性能进行了比较研究用浓硝酸对通用型锂离子电池负极材料中间相炭微球CMS材料进行预处理再在乙二醇和水溶液中用化学共沉积法在碳材料表面沉积一层颗粒尺寸为100-200nm的SnNi和SnCu合金运用扫描电镜SEMX射线衍射XRD

2、和电感耦合等离子发射光谱ICP来对材料的形貌和组成进行测试用综合电化学测试仪来研究碳表面镀锡镍镀锡铜材料的电化学性能研究结果表明所制得的SnNi/CMS和SnCu/CMS复合材料表现出良好的电化学性能其初次充电容量分别为355和411mAh/g放电容量分别为342和384mAh/g在随后的充放电循环中SnNi/CMS的放电容量稳定在332-342mAh/g,比CMS容量290mAh/g提高18%SnCu/CMS的放电容量稳定在310-380mAh/g,比CMS提高35%两者兼有CMS材料良好的循环稳定性同样方法制备的活性碳表面镀锡镍材料的电化学性能研究结果表明镀锡镍材料初容量较纯

3、活性炭提高113%但第一次循环不可逆容量很高之后的循环稳定性良好在包覆材料中金属镍铜只起到催化作用使表面沉积颗粒细化并分布均匀对电池电容量不起直接作用上海交通大学硕士学位论文以聚氯乙烯PVC纳米硅粉和CMS为前驱物利用高温热解反应使纳米的硅和CMS微粒高度均匀地分散在PVC热解产生的碳中形成一种新型硅碳复合嵌锂材料电化学测试表明该复合材料首次充放电效率约为88%可逆比容量700mAh/g左右20次循环后容量维持在90%以上另外该复合材料充放电平台比中间相碳微球CMS高0.15V左右这有助于提高电池的充电倍率性能和操作安全性关键词锂离子电池负极材料碳表面镀锡镍材料碳表面镀锡铜材料碳

4、/硅复合材料上海交通大学硕士学位论文SurfaceModifiedCarbonaceousMesophaseSpheruleAnodeMaterialsForLithiumIonBatteriesABSTRACTThesurfacefeaturesandelectrochemistryperformanceofthestannum-nickel-platedandcopper-nickel-platedcarbonmaterialsasanodesforlithiumionbatteryarestudiedinthisthesis.Carbonaceousmesophasesph

5、erulewasdepositedwithSnNialloyandSnCualloyrespectivelyinanglycol-citriasolution.ThepreparedSnNi/CMSandSnCu/CMScompositeswereanalyzedbyscanningelectricalmicroscope(SEM)andX-raydiffractionmeasurement(XRD).ThecomponentofdepositedalloysweretestbyICP.Electrochemicalperformancesofthepreparedmateria

6、lsweretestedonSolartronSI1287.Theresultsshowthatthestannum-nickel-platedandcopper-nickel-platedcarbonmaterialshavealargerelectricalcapacitythanthatofpristinecarbonmaterials,whichwere328and390mAh/grespectively.WhilethepristineCMSshowacapacityof290mAh/g.TheircyclingstabilityarecomparabletoCMS.I

7、nthedepositedalloys,elementnickelandcoppermakethealloyparticlesdisperseuniformly,whichimprovetheelectrochemicalperformanceofthepreparedmaterials.AnovelSi/Ccompositenegativeelectrodeforlithiumionbatterieswasobtainedbypyrolyzingthemixtureofpoly