锂离子电池炭负极的结构与特性及其电化学性能

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第38卷第3期中南大学学报(自然科学版)Vbl_38No32007年6月J．Cent．SouthUniv．(ScienceandTechnology)Jun．2007锂离子电池炭负极的结构与特性及其电化学性能张宝一，郭华军，李新海，王志兴，彭文杰(1．中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙，410083；2．中南大学校团委，湖南长沙，4100831摘要：通过计算边缘碳原子及表面碳原子含量计算，研究边缘碳及表面碳原子含量对炭材料的电化学性能的作用机理。导出炭材料的结构与物理特性对炭材料的嵌锂性能的影响。通过对不同形

2、貌、粒径、比表面积及有序程度的人造石墨、中间相炭微球及热解炭的电化学性能的研究，验证该机理的正确性。应用这一机理分析对人造石墨进行热处理改性，以及在人造石墨表面包覆无定形炭的改性作用。研究结果表明：边缘碳及表面碳原子的含量对固体．电解质中间相(SEO膜的形成以及SEI膜的均匀、稳定性具有重要的作用，从而影响炭材料的首次不可逆容量及循环性能。关键词：锂离子电池：负极；炭；石墨；机理中图分类号：TM912．9文献标识码：A文章编号：1672．7207(2007)03～0454—07Mechanismforeffectsofstructureandproperti

3、esofcarbononitselectrochemicalcharacteristicsasanodeoflithiumionbatteryZHANGBao一，GUOHua-jun，LIXin—hai，WANGZhi—xing，PENGWen-jie(1．SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering，CentralSouthUniversity,Changsha410083，China；2、CommitteeofCommunistYouthLeague，CentralSouthUniversity,Changsha4

4、10083，China)Abstract：Basedoncalculationoffractionofcarbonatomsatsurfaceandedgesites，themechanismforefectsoffractionofcarbonatomsatsurfaceandedgesitesontheelectrochemicalcharacteristicsofcarbonmaterialswasdeveloped．Theefectsofstructureandphysicalpropertiesonelectrochemicalcharacteri

5、sticsofcarbonanodewereeduced．ThemechanismiSprovedtobereasonablebyinvestigationonelectrochemicalcharacteristicsofartificialgraphite，meso-carbonmicrobeadsanddisorderedcarbonwithdiferentstructures，appearances，particlesizesandspecificsurfaceareas．Themechanismwasalsosuccessfullyappliedt

6、ostudyefectsofmildoxidationandcoatingdisorderedcarbonontheperformanceofartificialgraphite．Theresultshowthatthefractionofcarbonatomsatsurfaceandedgesitesplaysanimportantroleintheformationofsolid-electrolyteinterface(SEI)anddeterminesitsperformancessuchasuniformityandstability,thenca

7、usessignificantinfluencesontheirreversiblecapacityandcyclingcapabilityofthecarbonanode．Keywords：lithiumionbatery；anode；carbon；graphite；mechanism炭负极材料的研究是目前锂离子电池研究中最为中的嵌入一脱出机理很多。目前，文献报道的炭材料嵌活跃的领域之一，锂离子电池炭负极材料种类繁多，锂机理主要有SEI(固体一电解质中间相)膜成膜机理，各种炭材料的嵌锂特性差别较大【-4]，关于锂在炭负极石墨在嵌锂过程中分阶次嵌入的机理，空

8、穴额外贮锂收稿日期：2006-06-27基金项目：国