资源描述：
《低温cocl催化热处理中间相炭微球用作锂离子电池负极材料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、低温CoCl2催化热处理中间相炭微球用作锂离子电池负极材料第22卷第1期2007年3月新型炭材料NEWCARB0NMATER/ALSV01.22N0.1Mar.2Oo7文章编号:1007-8827(2007)01-0035-05低温C0Cl2催化热处理中间相炭微球用作锂离子电池负极材料张永刚,(1.天津工业大学材料科学与化学工程学院,天津300160;王成扬,闫裴2.天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072)摘要:在过渡金属化合物氯化钴参与下低温(<1000℃)处理
2、中间相炭微球(MCMBs),制备高容量锂离子电池的炭负极材料.Raman分析和x.射线衍射分析表明,热处理后MCMBs以低温炭结构为主,但微球表面的碳微晶尺寸较内部增大;电化学恒电流测试表明,热处理后MCMBs的可逆容量明显提高,在不降低充电容量的前提下将首次库仑效率从52.2%提高至86.7%,循环性能也得到积极改善.认为热处理后MCMBs电化学性能的提高是由于低温催化热处理使得材料表面结构更加有序化,从而阻止电解液分子的进入及发生不可逆电化学反应.关键词:中间相炭微球(MCMBs);热处理;
3、锂离子电池;负极材料中图分类号:TM242文献标识码:A1前言1994年K.Sato等…首先报道了经500oC～1200oC低温处理的炭材料的储锂容量可以超过石墨的理论容量,S.Yata的研究也表明甲醛酚醛树脂在800℃以下热解得到的低温炭的容量高达800mAh/g以上.低温炭的高可逆容量引起越来越多锂离子电池负极材料研究者的关注,但是低温炭的种类比较多,充放电性能的差异也比较大.其中,中间相炭微球(Mesocarbonmicrobeads.MCMBs)呈球形片层结构,堆积密度较高,嵌锂的体积容
4、量也比较大;MCMBs的外表面积较小,可以减小在充放电过程中边界副反应的发生:MCMBs球形片结构使锂离子可以在球的各个方向嵌入和脱出,解决了石墨类材料由于各向异性引起石墨片层过度溶胀,塌陷和不能大电流充放电的问题.因此,MCMBs是一种性能非常优异的锂离子电池负极材料'm.但是MCMBs需要2500oC～3000oC的高温石墨化,不仅耗能严重,而且直接导致市场售价居高不下,实际充放电容量约为330mAh/g.H.Fujimoto采用700℃～1000℃对MCMBs进行热处理时发现,MCMBs经
5、700℃低温处理后的充电比容量最高,可达1190mAICg¨.但是,低温处理MCMBs的首次不可逆容量高达440mAh/g,第1次的充放电效率比较低.如果能将低温处理的MCMBs实用化,将会获得一种新的高容量负极材料.因此,提高低温处理MCMBs的充放电效率,减少首次不可逆容量是低温处理MCMBs高容量化进程中需要迫切解决的问题.如能将MCMBs处理成表面为类石墨化层,内部为低温炭的特殊结构,这样得到的MCMBs势必能够同时具有石墨材料和低温炭材料的优点,从而改善MCMBs表面与电解液的接触反应
6、,在不降低MCMBs原有高充电比容量的前提下,降低不可逆容量,提高低温处理MCMBs的可逆容量和首次充放电效率.为此,笔者在过渡金属化合物氯化钴作用下,采用不高于1000oC的温度处理MCMBs这种易石墨化的软炭,进行了高容量锂离子电池负极材料的探索.2实验2.1原料MCMBs(未经炭化和石墨化)由天津铁诚电池材料有限公司提供,平均拉度25tim,密度1.5g/cm.收稿日期:2006?10-23:修回日期:2006—12-09基金项目:国家自然科学基金(50602030).通讯作者:王成扬,教
7、授,博士生导师.Tel:+86-22-27406183.E—mail:cywang@tju.edu.ca作者简介:张永剐(1973一),男,河北迁安人,博士,主要从事储能材料和多孔材料的研究工作.Tel:+86-22-24528163.E?mail:zhangyg@tju.edu.cn新型岌材料22MCMBs的低温表面热处理在氯气的侏护下将MCM于700℃恒温2h,所得样品投凡刮禽有一定质量比的氯化钻(氯化钻:c—MCIvlBs=12.12:60)乙醇溶液中,井于常温恒遵搅拌浸渍5h;而后将冗水
8、已醇加热蒸发获得的表面浸渍自氯化钻的MCMBs置于炭化炉rl1分5_;lJ在700℃和l000℃下恒温热处删】0h:最后将冷却后的样品用质量分数5%的盐酸洗至无色后,再Ⅲ去离了水反复洗涤至pH7,经常1燥后获得样r编为Sg7o0和sP1000此外,在无氯化钻参与下采JtJ十『1同T欹僻空实验样-C700和C1000,川H术Rigaku公vlD/max-7500X一射线衍时仪,CuK为射线源表样HIMCMBs的晶体结构;用英同RENISHAW2,-司MⅪ一2000Raman光谱假丧征样MCMBs的
