锂离子蓄电池用天然石墨负极材料

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1、万方数据锂离子蓄电池用天然石墨负极材料张平伟1，叶尚云1，李锡力1，夏永姚：(1．个旧圣比和实业有限公司，云南个旧661000；2．复旦大学化学系上海市分子催化和功能材料重点实验室，上海200433)摘要：报道了一种高性能锂离子蓄电池用球型天然石墨负极材料．这种材料由天然石墨经球型化处理和化学气相包覆得到。研究了包覆过程中热处理温度、碳包覆量对材料电化学性能的影响。优化条件下得到的碳包覆天然石墨材料首次充放电效率达到92％。可逆比容量为330mAhtg，50次循环容量维持率为98％。关键词：天然石墨；锂离子蓄电池；负极材料；化学气相包覆中图分类号：TM912．9文献标识

2、码：A文章编号：1002—087X(2007)04-0281—04Modifiedsphericallynaturalgraphiteanodematerialoflithium—ionbatteriesZHANGPing-wei‘，YEShang-yunl，LIXi—lil，XIAYong—ya02n．GejiuSUPERH00IndustriesCo．，Ltd．，GejiuYunnan661000，China；2．ChemisuyDepartmentandShanghaiKeyLaboratoryofMolecularCatalysisandInnovativeMa

3、terials，FudanUniversity,Shanghai200433，China)Abstract：Amodifiedsphericallynaturalgraphite(MSNG)asnegativeelectrodemateriatwasreported．TheMSNGwasobtainedbyspherical-treatmentfromthenaturalgraphite，followedbycarboncoatingwithchemicalvapordeposition．Theeffectoftheheat-treatmenttemperaturean

4、dcoatedcarboncontentontheelectrochemicalprofilewasinvestigated．TheresultsshowthattheMSNGdeliversareversiblecapacityof330mAh／gwithacoulombefficiencyof92％atfirstcharge-dischargecycle，andshowsgoodrechargleabilitywithacapacityretentionof98％after50cycles．Keywords：naturalgraphite；tithium——ionb

5、atteries；anodemateriat；ohemicatvapordepositionSony公司商品化1865型锂离子蓄电池初期，电池容量仅为l200mAh，发展到现在的2200mAh，单位体积比能量大约以每年10％的幅度增加，使用的正极材料的组成和容量几乎没有太大变化，主要贡献来自负极碳材料，从商品化初期的300Ah／L，发展到500Ah几。现有体系(负极为碳材料，正极为LiCoO：)电池体积比能量已接近其极限值500Wh／L(电池内部几乎没有多余空间，电极密度和隔膜厚度已达极限)，因此要实现电池高比能量化，必须研究开发高容量的正负极材料。现在商品化锂离子蓄电

6、池广泛使用的负极材料是碳材料，概括起来碳负极材料的发展主要经历了三代：第一代中间相碳微球(MCMB)和微碳纤维(MCF)，其可逆比容量约为310mAh／g，不可逆比容量大约20mAh／g，这类材料的电极制备工艺简单，电极倍率放电特性好，但价格比较高。第二代是低表面积的人造石墨，可逆比容量约为330mAh／g，不可逆比容量30mAh／g左右，价格较便宜，目前是碳负极材料的主导产品。从材料的低成本和高容量的发展要求看，高堆积密度的天然石墨是今后的发展趋势，该第三代负极材料的可逆比容量可收稿日期：2006—09—14作者蔗介：张平俸(1961一)。男。云南省人，教授级高工，工

7、学博士。主要研究方向为冶金与新能源材料。Biography：ZHANGPing-wei(1961--)，male。professor．281高达350mAlVg，不可逆比容量约为40mAh／g，价格可望降到15$／kg以下。但单纯的天然石墨不能简单用作锂离子蓄电池的负极材料，必须通过造型、表面修饰来提高材料的涂膜性、电极的充放电特性和降低不可逆比容量。石墨材料具有层状结构，属六方晶系(空间群为P63／mmc)，其层状间距为O．3354nm，在充放电过程中锂离子从平行于石墨002面方向分三段嵌入到层问，最后生成LiC。，理论比容量为372m