不同沥青包覆球形天然石墨负极材料结构和性能研究

通过选用3种不同软化点及组分含量的石油沥青,采用固相包覆法对球形天然石墨进行包覆,考察了软化点不同的沥青对包覆后球形天然石墨负极材料的结构和电化学性能的影响。结果表明:高软化点及高TI和QI组分含量的沥青,炭化过程中分子分解聚合反应更为平缓,挥发分气体逸出少,具有更高残炭率,包覆炭化后能在球形天然石墨表面形成致密无定形碳层,改性后的石墨负极材料具有更高的可逆容量和更好的循环性能,经过高软化点沥青包覆后的球形天然石墨样品,常温1 C下循环200次容量保持率由55.8%提升至96%以上。     

羧甲基纤维素包覆天然石墨性能的研究

本实验研究了羧甲基纤维素(CMC)包覆对天然石墨电化学性能的影响。通过XRD、恒电流充放电测试手段研究了不同包覆量对该复合材料结构和电化学性能的影响。结果表明:羧甲基纤维素裂解炭对天然石墨有较好的包覆作用,并且能够有效的阻止石墨在充放电过程中发生层状剥落现象,从而有效的提高复合炭材料的循环稳定性,其中5%树脂包覆量的复合材料在循环50次之后可逆容量是310.9 mAh.g-1,比天然石墨高50 mAh.g-1,并保持了首次可逆容量的97.1%。     

沥青包覆天然石墨作锂离子电池负极材料的研究

将天然鳞片石墨与煤沥青以7：3的比例混合研磨，压力成型并粉碎至大约20pm后将其进行炭化得到炭化样品，并取部分炭化样品对其石墨化得到石墨化样品，将得到的炭化、石墨化样品及天然石墨分别进行XRD、SEM测试，并作为锂离子电池负极材料装配电池后进行电化学性能测试。结果表明，经处理后在石墨表面包履了一层沥青，电化学性能提高，炭化后的包覆样品首次效率比石墨提高了10％，但充放电容量偏低，而石墨化后的包覆样品放电容量及首次效率比天然石墨分别提高了16mAh／g和11%，不可逆容量降低了59mAh／g，稳定后放电容量为380mAh／g，效率为99．6％。     

沥青炭涂覆天然石墨用作锂离子电池负极材料的研究

将改质沥青浆料与球形天然石墨粉末混合,然后在氩气气氛保护下经过不同温度热处理制备沥青炭涂覆天然石墨负极材料。利用X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、偏光显微镜(PLM)及充放电测试等分析测试技术对所制得材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,沥青涂覆处理后石墨材料的电化学性能得到显著改善,经950°C热处理的11%的沥青涂覆改性的天然石墨负极材料具有更高的可逆容量和更好的循环性能。     

掺杂包覆碳材料对锂电池高温性能的影响

本文选用石油针状焦作为原料,通过热处理、石墨化处理、包覆处理和掺杂处理,最终得到掺杂包覆碳材料。通过对其微观结构的表征,对比不同处理对材料微观表面的修饰效果,着重分析对材料电化学性能的影响,旨在减少负极材料表面缺陷、提高高温循环性能等问题。研究结果显示:沥青包覆量5%,硼酸三丁脂添加量2%,碳化温度1100℃,表面包覆掺杂改性后大大降低了材料的比表面积,极大地提高了材料高温循环性能。     

利用煤系软沥青制备包覆沥青的研究

随着锂离子电池的高速发展,石墨负极电化学性能的提高至关重要。对天然石墨的包覆改性可有效改善石墨负极电化学性能。煤系软沥青来源广泛、价格低廉,是制备包覆沥青的优质原料。介绍了一种以煤系软沥青为原料制备包覆沥青的方法并对试验过程中的影响因素进行讨论研究,制备出的包覆沥青可有效改善石墨负极的电化学性能,提供了一种制备包覆沥青的新思路。     

沥青包覆石墨用作锂离子电池负极材料的研究

锂离子电池因其质量轻，能量密度高等优良性能，是近几年来电化学界研究的热点。但锂离子电池用石墨作负极还存在一些问题，需要对石墨改性处理。本文介绍了石墨的一种改性方法：沥青包覆石墨法，可有效降低石墨的比表面积，从而大幅度提高了石墨负极材料的首次可逆容量和库仑效率，改善电池的循环性能等。     

Al2O3-无定形碳复合包覆天然石墨的制备与性能研究

本文针对天然石墨在锂离子电池中首次效率低、循环性能差的问题,开发出Al_2O_3和无定形碳复合包覆技术,制备了Al_2O_3-无定形碳包覆天然石墨。结果表明:天然石墨包覆Al_2O_3-无定形碳后,首次效率提高,满充阳极极片热稳定性提高,全电池循环和日历寿命提高。     

废旧锂离子电池负极材料石墨的再生工艺研究

用柠檬酸对废旧锂离子电池的负极材料石墨进行包覆再生,通过X-射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪对包覆效果进行了评价,分析比较了不同包覆比(柠檬酸与石墨废料的质量比)对充放电性能、倍率性能、阻抗性能、循环伏安性能的影响.结果表明,柠檬酸包覆可有效修复负极材料石墨的表面结构,并大幅提高电化学性能;当包覆比为1:1...     

专利

公开号:1821174公开日:2006-08-23发明人:吴宇平发明名称:一种碳复合材料及其制备方法和应用本发明属电化学技术领域,具体涉及一种采用2次或多次包覆方法制备获得的碳复合材料及其制备方法和应用。本发明的碳复合材料由天然石墨经过多次包覆反应而制备获得,其天然石墨被碳材料包覆达100%。制成锂离子电池负极后,可防止溶剂分子的共插入,具有优良的循环性能。另外,本发明方法可操作性强,重现性好,且所得产品质量和批次稳定性优良。     

水溶性沥青/石墨等温包覆过程的lnln分析法研究

水溶性沥青作为天然石墨的有效改性剂,在石墨表面包覆一层无定型碳形成"核-壳"型结构的C/C材料。在氮气保护下,采用热重分析仪对水溶性沥青包覆石墨复合材料的炭化过程进行动力学研究,得到了活化状态及络合参数。结果表明:水溶性沥青包覆石墨非等温干馏过程是该复合物的热解、缩聚过程;在快速升温条件下,包覆材料热解发生反应滞后,利于观察高温状态的中间态激活过程;lnln分析法研究复合材料包覆过程的表观活化能为9.266 kJ·mol~(-1),等温分解反应的平均活化自由能ΔG~≠、活化焓ΔH~≠和活化熵ΔS~≠分别为96.816 kJ·mol~(-1),2.497 kJ·mol~(-1)和-298.875 J·mol~(-1)·K~(-1);ΔH~≠和ΔG~≠的正值表明它们发生反应需要引入热量并具有非自发分解反应,ΔS~≠小于零,表明相应的激活态沥青在石墨表面包覆的排列程度高于初始状态,高温恒温可导致形成芳香核缩聚,通过逐渐热分解对石墨进行"包覆",炭化后可形成"核-壳"型结构的复合材料。这些结果有助于优化水溶性沥青包覆石墨炭化反应条件及反应炭化炉设计。     

整形和表面改性对人造石墨负极材料性能的影响

在对不同来源人造石墨原料进行理化性能分析的基础上,按照相同的工艺条件制成负极材料,比较了原料来源不同的人造石墨用作锂离子电池负极材料的性能。再以同一来源人造石墨为原料,采用不同设备、不同工艺、不同含量沥青进行整形、炭包覆及表面氧化改性处理,探讨了不同工艺处理对所制备的人造石墨负极材料的粒度分布、振实密度、比表面积和电化学性能的影响。结果表明,整形工艺与设备、炭包覆和表面氧化改性处理对提高负极材料的性能具有重要的作用。     

低成本硅纳米管/碳复合材料的制备及储锂性能

以天然硅酸盐矿物还原制备硅负极材料,即可以继承天然矿物结构来提高硅材料的电化学性能,又具有低成本的特点。以天然埃洛石铝热还原的产物为原料,沥青为碳源,采用简单的蒸发溶剂的方法制备了硅碳复合材料。结果表明：硅是以直径为30 nm左右的纳米管形式存在,碳层均匀地包覆在硅纳米管上,使得硅碳复合材料的直径增大,碳层厚度约为7 nm,碳以无定形结构存在,碳包覆还导致比表面积下降。电化学测试表明,与硅纳米管相比,当包覆碳含量(质量分数)为15%时电化学性能最好,首次充放电容量分别为1 387.8 mA·h/g和1 615.7 mA·h/g,首次Coulombic效率达到85.9%。不但保持住了硅纳米管的首次充放电效率,循环性能得到大幅度提升,与硅纳米管的循环200次容量保持率38%相比,包覆碳含量为15%的循环200次容量保持率提高了45.8%。包覆碳含量为15%的硅/碳复合材料的500次循环后比容量为1 065.6 mA·h/g。容量保持率为76.8%。     

酚醛树脂包覆针状焦作为锂离子电池负极材料的研究

针状焦由于具有价格低廉、来源广泛、石墨化后电性能好等优点,已经在锂离子电池负极材料中得到了广泛的应用。为改善由针状焦合成的人造石墨在锂离子电池中与电解液的相容性,提高其循环寿命,以酚醛树脂为包覆剂对针状焦进行了包覆改性,再进过碳化、石墨化制备得到了包覆改性人造石墨负极材料。研究了其电化学性能,确定了最佳的包覆量。     

磺化沥青包覆石墨制备复合材料

磺化沥青具备溶于水的特性,采用液相浸渍法,在水相体系下包覆天然鳞片石墨,然后碳化处理,得到核壳结构的碳涂层材料。采用扫描电镜(SEM)对所制备的碳复合材料进行表征,结果表明,包覆型复合材料经过碳化后可以提高石墨的密度;包覆层可以将石墨晶体的边缘和缺陷遮掩,形成一种具有核壳结构的碳复合材料。     

锂离子电池负极硬炭／沥青复合材料的性能研究

通过高温固相法在硬炭表面包覆沥青热解炭,制备锂离子电池负极材料。SEM测试显示,硬炭包覆上沥青热解炭后表面形貌发生了明显变化。由例得到,硬炭表面包覆的沥青热解炭的平均厚度为300nm。当硬炭表面包覆上沥青热解炭后（硬炭与沥青的质量比为2：1）,首次库仑效率由55％提高到70％,可逆容量也有所提高。研究发现,硬炭在高倍率下的容量和循环稳定性比石墨好。     

锂离子电池微晶石墨复合材料的制备及电性能研究

动力锂离子电池对负极材料的综合性能和成本提出更高的要求。本文以微晶石墨为原料,X-8沥青作为包覆剂和黏结剂,通过一体化粉碎整形和二次造粒制得一种复合微晶石墨,其首次可逆比容量和库伦效率分别达到354.4 mA·h/g和92.2%。在LiFePO_4/C电池体系中,1 200次循环后电池的容量保持率达到91%。     

NG&Si&SiO_x负极材料的制备及电化学性能

通过对多晶硅生产副产物SiCl_4水解工艺的设计和优化制备出了SiO_2溶胶,并与原料微米Si粉、球形天然石墨、葡萄糖等通过液相复合、机械球磨、二次包覆、高温热解等制备出了NGSiSiO_x锂离子电池负极材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜对所制备的材料进行了结构和形貌表征;采用恒流充放电测试仪对样品的电化学性能进行了测试;采用电化学工作站对材料的交流阻抗性能进行了测试。所制备样品与球形天然石墨(NG)比较,从第6周循环后比容量稳定在484 m A·h·g~(-1),具有较高的可逆比容量和良好的循环性能。     

天然石墨负极材料制备工艺研究

分别采用不同软化点沥青为包覆剂制备了碳包覆锂离子电池负极材料,对材料进行了SEM、激光拉曼光谱表征,以及进行了交流阻抗、循环等项测试。使用高软化点沥青为包覆剂制备的碳负极材料为类球状,形貌规整,电池阻抗小,循环300周后平均容量保持率大于90%。     

石墨添加对中间相炭微球电化学性能的影响

以煤焦油沥青为原料，采用聚合法制备中间相炭微球。研究了不同天然鳞片石墨添加量在相同热处理条件下得到的中间相炭微球作为锂离子电池炭负极材料的电化学性能。研究结果表明，石墨的添加使中间相炭微球内部结构变的复杂，X衍射显示石墨的添加降低了炭微球的石墨化度和晶形尺寸。随石墨添加量的增加，电池的首次充放电容量和效率有所减小，三次循环后充放电效率趋于一致。