微膨胀石墨的制备及其储锂性能研究.pdf

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1、第38卷第1期非金属矿Vo1．38NO．12015年1月NonMetallicMinesJanuary，2015微膨胀石墨的制备及其储锂陛能研究沈丁董伟杨绍斌(Lll宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁阜新123000)摘要以天然鳞片石墨为原料，浓HNO3和HCOOH分别为氧化荆和插层剂制备插层石墨化舍物，然后采用沥青包覆得到微膨胀石墨，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电性能测试等方法研究了HNO3用量对微膨胀石墨结构和储锂性能的影响。结果表明，采用先插层再炭包覆的方法能够获得碳层间距被拉大并预留膨胀空间的微膨胀石墨，HNO3

2、用量对石墨膨胀倍数影响明显，随着HN03用量的增大．石墨膨胀倍数呈现线性增大趋势，而HNO3用量对石墨碳层间距d(002)影响不明显，a~o02)稳定在O．3386"-0．3393nnl。微膨胀石墨放电容量为321mAh／g，经过100次循环后容量保持率为91．5％，5C放电容量保持了1c放电容量的97．2％，展示了良好的循环性能和倍率放电性能。关键词微膨胀石墨；锂离子电池；石墨层间距；炭包覆中图分类号：TQ127．1文献标识码：A文章编号：1000．8098(2015)01-0022-03PreparationandLithiumStoragePr

3、opertiesofMildExpandedGraphiteShenDingDongWeiYangShaobin(CollegeofMaterialsScienceandEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，Fuxin，Liaoning123000)AbstractThemildexpandedgraphitewaspreparedbythetechnologyofintercalationinHNO3一HCO0Hsystemandthencoatingwithcarbon，usingnaturalflake

4、graphiteasrawmateria1．TheinfluenceofHNO3dosageonthestructureandlithiumstoragepropertieswasinvestigatedbyXRD，SEManalysisandgalvanostaticcharge／dischargetest．Theresultsshowthat，themildexpandedgraphitewithenlargedcarbonlayerdistanceandreservedexpansionroomisobtainedsuccessfullybyt

5、hetechnologyofintercalationandthencoatingwithcarbon．HNO3dosageeffectsonexpansiontimeofmildexpandedgraphite，significantly．WithHNO3dosageincreasing，theexpansiontimeshowsalinearincreasingtrend．However,HNO3dosageeffectsoncarbonlayerdistance002)slightlyand002)rangesin0．3386-0．3393nm

6、．Thedischargecapacityofmildexpandedgraphiteis32lmAl~g．thecapacityretentionis91．5％after100cyclesandtherateof5Cdischargecapacityt01Cdischargecapacityreaches97．2％．showingthemildexpandedgraphitehasgoodcyclingperformanceandhighratedischargeperformanceKeywordsmildexpandedgraphite；lit

7、hiumbaRery；graphitelayerdistance；carboncoating天然鳞片石墨具有石墨化程度高、储锂容量大和持石墨大粒度和大碳平面直径情况下，提高碳层间距成本低等优势，通过球化、纯化及炭包覆改性后，满足的有效途径。常规锂离子电池的使用要求而被大规模使用口。但为防止石墨炭包覆破裂，理想的办法是在石墨材由于锂离子的直径比石墨碳层间距大，导致锂离子的料中预留出膨胀空间，减少膨胀对包覆层的破坏，从扩散受到阻碍，同时石墨体积会膨胀10％左右，因此而提高天然石墨循环性能。前期研究。剐表明，以浓石墨表面的炭包覆层容易破裂，使得大电流性能、

8、循HNO为氧化剂，HCOOH为插层剂对天然鳞片石墨环性能和安全性能不能满足动力锂离子电池的需求，进行插层，然