锂离子电池石墨负极材料的大电流充放电性能研究

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1、摘要本课题以寻求电动汽车用铿离子电池负极材料为目的，对四种结构不同的石墨粉进行了电化学性能研究，讨论了材料的微观结构对其电化学性能的影响。采用化学镀的方法和硝酸银热分解的方法，在一种国产石墨表面分别沉积余属镍和金属银，研究了金属包覆石墨在大电流和小电流下的电化学性能。首次将两种新型碳材料—膨胀石墨和隐晶石墨引入铿离子电池，并对其嵌铿行为作了初步的探讨。对于不同的碳材料而言，材料的不可逆容量与其比表面积有着不可分割的关系。山于刮削石墨粉cx的石墨化度较高，其表面存在着大量的缺陷和微裂缝，因此其可逆容量明显高于普通石墨，而且循环性能较好。在石墨表面沉积金属镍和金属银

2、在一定程度上提高了石墨类材料的导电性，有利于电子的扩散，从而提高了材料在大电流下的充放电性能。对于镀镍不，举，其嵌铿容量随着镀液中NiSq-7H20浓度的增加而先增加后降低，当NiSO,}7HZ0浓度为5%时得到的镀镍石墨在小电流(20mA-留)和大电流(70mA-g')一F的电化学性能都最好，充电比容量分别为346.01mAh-g”和202.8m八hg一，。对于银包覆石墨而言，其嵌铿容量也是随着试样中银含量的增加而先增加后降低。在小电流(20mA-g')下，当试样中的银含量为5%时，得到的银包梭Tl墨的嵌视容量最大，为385.12mAh-g';在大电流(70m

3、A-g')卜，当试样，}，的银含量为t0%时，得到的银包覆石墨的嵌铿容量最大，为282mAh-g"'。对于镀镍石墨和银包覆石墨而言，由于金属银的电阻率远远小于金属镍的电阻率，所以银包覆石墨的大电流充放电性能明显优于镀镍石墨的大电流充放电性行rGo首次对膨胀石墨和隐晶石墨进行嵌理性能研究，结果表明:与普通石墨相比，膨胀石墨和隐晶石墨的首次充放电容量和首次不可逆容量都比较大，循环性能好扩关键词:铿离子电池导电性膨胀石墨隐晶石墨银包覆石墨ABSTRACTThepurposesofthisdissertationaretosearchforthecarbonmateri

4、alsforLithiumIonBattery(LIB)usedinElectricVehicles(EVs).Westudiedtherelationshipofelectrochemicalpropertiesoffourkindsofgraphiteswiththeirmicro-structures.Ni-depositedandAg-coatedgraphitepowderswerefabricatedbywayofnickelelectrolessplatingandbythedecompositionofAgNO3.Twokindsofnovelm

5、aterials—expandedgraphiteandmicrocrystalgraphite-wereintroducedintolithiumionbatteriesandtheirlithium-storedperformanceswerediscussed.Theirreversiblecapacityisassociatedwithspecificareafordifferentcarbonmaterials.Thegraphitepowder(namedCX)cutfromcarbonstickexhibitedbetterperformances

6、foritshighdegreeofcrystallinityandalargenumberofmicroscopicfissures.ThedepositionofNiandAgonthesurfaceofCX,whichisconductivetothedifusionofelectron,enhancedtheconductivityofCXtoagreatextent.ForNi-depositedgraphite,thechargecapacityfirstincreaseandthendecreasewiththeincreaseofNiS0,-7H

7、20content.Thesampleshowedbetterperformanceunderthecurrentdensityof70mA-g'and20mA百，whentheconcentrationofN'S04-7H,Ois50,'0.ButfortheAg-coatedgraphite,thechargecapacityfirstincreaseandthendecreasealsowiththeincreaseofAgcontent.Undertheconditionof20mA-g一',theopd}-rumAgcontentis5%;whileu

8、nder"OnA-g',