探究锂电用中间相炭微球的结构与电化学性能的研究

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1、天津大学硕士学位论文锂电用中间相炭微球的结构与电化学性能的研究姓名：李鹏申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王成扬2002.1.10摘要本课题以煤沥青和石油沥青为原料，采用热缩聚法制备中间相炭微球(MCMB)。对多组炭微球样品进行了微观结构和电化学性能测试，并对影响MCMB微观结构和电化学性能的因素进行了分析讨论，对锂离子在炭材料特别是在石墨，h，_____-__。一’化炭材料的嵌入机理作了适当的理论探索。以热缩聚法制备MCMB，变换原料配比、聚合条件、热处理温度，从而得到多种微观结构不同的MCMB。对制得的MCMB进行表观形貌和微观结构的分析，以拉曼光谱、

2、XRD等手段对MCMB的微晶结构、石墨化度进行考察，用扫描电镜观察MCMB的表观形貌和微观织构(炭层分布)。以恒电流充放电测试为主要手段，考察MCMB的充放电容量、效率和循环性能。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对MCMB与LiClO；／EC+DEC电解液生成的固体电解质界面(SEI)膜的成分进行检测。I多组实验结果表明，原料沥青中喹啉不溶物(QI)的含量、原料的系别、聚合的条件以及热处理温度都对中间相炭微球的微观结构(织构)和电化学性能有着重要影响。锂离子在中间相炭微球中的嵌入可分为纳米微孔贮锂、配位键贮锂、单层碳原子嵌锂和石墨层间嵌锂，通过对这几种不同的嵌锂

3、方式的形成机理和特点的分析讨论，得出了这样的结论：对于热处理温度较低的中间相炭微球，MCMB的贮锂容量主要来源于前三种贮锂方式；而对于热处理温度较高的石墨化中间相炭微球，MCMB的贮锂容量主要来源于石墨层间嵌锂。FTIR分析结果表明，MCMB与LiClO；／EC+DEC电解液生成的SEI膜的主要成分为碳酸锂和烷基碳酸锂。、17＼关键词：中间相炭微球．微观结构．电化学性能．’})ABSTRACTMesocarbonmicrobeads(MCMB)werepreparedbythermalcondensationfromcoaltarandpetroleumpitch

4、．MicrostructuresandelectrochemicalcharacteristicsofaseriesofexperimentalsamplesweremeasuredandtheeffectsonmicrostructuresandelectrochemicalcharacteristicsofMCMBwerediscussedandanalyzed．Meanwhile，Theinteractionmechanismof1ithiumionamongcarbonmaterialespeciallygraphitizedcarbonmaterialh

5、asbeenexploredintheoretically．ManykindsofMCMBwithdifferentmicrostructureswerepreparedbythermalcondensationthroughchangingrationofrawmaterial，condensationconditionsandheattreatmenttemperature．Atfirst，theanalysisofapparentappearancesandmicrostmcturesofMCMBhasbeendoneSecondly，micro。cryst

6、alandgrphitizeddegreeofMCMBwereinvestigatedbythemethodsofRomanspectrumandXRD．Meanwhile，apparentappearancesandmicro-textureofMCMBwereobservedbySEM．Charge—dischargecapacity,efficiencyandrecyclecharacteristicswerestudiedusingconstantcurrentcharge-dischargemeasurementasthemainmethod．Atlas

7、t，thecomponentsofsolidelectrolyteinterface(SEI)．whichWaSproducedonMCMBwithLiClO；／EC+DEC，wereexaminedwithFTIRAseriesexperimentalresultsshowthatmanyfactorssuchascontentofQIinrawpitchmaterials，rawmaterialcategory,condensationconditionsandheattreatmenttemperaturehaveeffectsonmicrostructur

8、eande