沥青碳包覆量对隐晶质石墨电化学性能的影响

以吉林某地高纯球形化隐晶质石墨为原料，利用石油沥青对其进行包覆-炭化改性处理，制备锂离子电池负极材料，考察了沥青碳包覆量对隐晶质石墨负极材料结构及电化学性能的影响。结果表明，沥青碳包覆层改善了隐晶质石墨的表面形貌，改性后的隐晶质石墨具有更好的循环充放电性能和倍率充放电性能。当包覆量为14%时，经30次循环充放电后试样的放电容量保持率较未改性试样提高8.88%。当包覆量为18%时，在1 C电流密度下，试样放电容量保持率较未改性试样提高69.12%。     

酚醛树脂炭包覆天然微晶石墨作锂离子电池负极材料

通过酚醛树脂包覆天然微晶石墨和炭化处理制备具有核壳结构的酚醛树脂炭包覆天然石墨负极材料,考察了酚醛树脂包覆量对酚醛树脂炭包覆天然石墨负极材料结构和性能的影响。结果表明,表面树脂炭的存在使石墨表面更光滑,但不会改变其片层状晶体结构。酚醛树脂炭包覆石墨的比表面积随酚醛树脂包覆量的增加而增大。包覆适当厚度的酚醛树脂炭可明显改善天然微晶石墨的首次充放电性能和循环性能,酚醛树脂包覆量为3%的酚醛树脂炭包覆石墨的首次可逆容量为334.3mAh/g,首次充放电效率为84.8%。     

太西煤的石墨化改性及其锂离子电池负极性能

采用石墨化炉对太西煤进行石墨化处理。以沥青为前躯体采用液相包覆的方法实现表面包覆并经高温（1 000 ℃）炭化处理,制备具有核壳结构的炭石墨复合材料。经过电化学表征,首次可逆比容量为330.4 mAh/g,首次库伦效率为90%,50个循环后容量仍保持在90%。通过对石墨化处理后太西煤的微观结构和包覆炭层的表征分析,认为石墨化太西煤具有类似微晶石墨的微观结构,有利于锂离子的嵌入脱出,包覆炭层减少了比表面积,减少了表面不可逆反应以及固体电解质中间相膜（SEI膜）的生成,同时在循环过程中起到缓冲作用,保证了石墨化太西煤结构的稳定。     

石墨化针状焦的粉碎及储锂性能研究

以石墨化针状焦为原料,研究了粉碎方式和沥青包覆对石墨化针状焦形貌、振实密度和储锂性能的影响规律和机理.结果表明,石墨化针状焦经过气流粉碎后呈破碎状,而经过机械涡旋粉碎后呈球形或椭球形,且表面光滑.随着机械涡旋粉碎次数的增加,颗粒粒径D50逐渐减小,振实密度ρ先增加后减小;当粉碎3次时D50为16.2μm,ρ达到最大值0.909 g/cm3.沥青包覆形成的核壳结构可以显著改善石墨化针状焦的电化学性能,包覆后的石墨化针状焦首次放电容量和充放电效率分别323 mA·h/g和89.5%,经过50次循环后的容量保持率达88.2%.     

混合电容器负极材料钛铬酸锂/钛酸锂复合材料合成及性能研究

采用两步法制备了具有核壳结构的钛铬酸锂/钛酸锂复合材料,比较了包覆钛铬酸锂前后和不同干燥方式下负极材料的形貌和电化学性能。结果表明,喷雾干燥法制备的复合材料具有较好的球形结构和表面特性,综合电化学性能较好,可逆比容量可达到160.7 mAh/g, 200次1C循环后容量保持率95.4%,材料在15C充放电倍率下其比容量为1C的81%,倍率性能优异。利用交流阻抗测试,对材料的失活机理进行了初步探索,表明电荷和锂离子传递阻力的增加是材料容量衰减的主要原因     

碳化制度对锌基电池ZnO@C负极电化学性能的影响

以间苯二酚-甲醛树脂为碳源,采用原位聚合加碳化处理的方法 ,成功制备了碳包覆氧化锌负极材料。结果表明,纳米氧化锌表面的碳层厚度均匀,结构完整。延长碳化时间提高了碳层的石墨化度,升高碳化温度增加了碳层的缺陷。电化学测试考察了碳化时间和碳化温度对碳包覆氧化锌负极材料电化学性能的影响,当碳化时间由6h延长至10h,材料的电荷转移阻抗减小,初始放电容量由400mA·h/g提高到530mA·h/g,循环性能在8h时最好;当碳化温度由600℃提高至800℃,材料在700℃时的电荷转移阻抗最小,循环性能最优,85次循环后容量保持率为97.8%,因此最佳的碳化条件为700℃碳化8h。     

双层碳包覆SiOx负极材料及其电化学性能研究

为了解决氧化亚硅负极材料导电率低及循环性能差的问题，以聚丙烯酰胺(PAM)为液相碳源进行一次碳包覆，再通过化学气相沉积以甲烷混乙炔为气相碳源进行二次包覆，制备了具有含氮碳层的双层包覆氧化亚硅负极材料(SiO_x@DC-N)。与纯气相包覆(SiO_x@GC)以及纯液相包覆(SiO_x@LC)的氧化亚硅负极材料相比，SiO_x@DC-N展现出优异的倍率性能与循环性能，在4C(1C=1 500 mA/g)的电流密度下比容量达850.1 mAh/g,以5∶95混合石墨后制成18650圆柱电池，其在电流密度1C充放电700圈循环后容量保持率仍有92.70%。     

不同地区天然石墨球形化制备负极材料

天然鳞片石墨是制备锂离子电池负极材料的优质原料,本试验以鸡西、内蒙古、萝北3个地区固定碳含量(质量分数)约为95%的石墨精矿为原料,依次进行球形化整形和化学提纯,制备高纯球形石墨,并对高纯球形石墨进行了电化学性能测试。结果表明,经过球形化后,3个地区球形石墨振实密度分别为0.96 g/cm³、0.94 g/cm³、0.98 g/cm³,其中萝北石墨振实密度最高,成球率为41.44%。较优混酸提纯工艺为：混酸与石墨的液固比为3 mL/g,HF体积分数为30%,反应时间为6 h,反应温度为70℃,经混酸提纯处理后,3个地区球形石墨固定碳含量分别提高至99.90%、99.88%、99.97%。电化学性能测试结果表明,3个地区石墨负极材料的首次充放电效率均大于90%,首次放电容量均高于360 mAh/g,是制备天然石墨负极材料的理想原料。     

纳米Si粉在高容量锂离子电池负极中的应用研究

通过感应等离子体蒸发凝聚法制备纳米Si粉,以葡萄糖为有机碳源,经高温碳化将纳米Si粉钉扎在石墨载体表面制备出Si/C复合负极材料,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(0FESEM)和电化学性能测试等对比分析了纳米Si粉、石墨载体和Si/C复合负极材料的结构和性能。结果表明,纳米Si粉作为锂离子电池负极材料首次放电容量和可逆充电容量分别为3 519.4 m Ah/g和2 063.7m Ah/g,但是首次效率只有58.6%,且循环寿命差,Si/C复合负极材料能够有效缓冲纳米Si粉的体积变化,发挥较高的可逆储锂容量,提高循环寿命,但是需进一步改善首次效率。     

某石墨精矿球化试验研究

天然石墨负极材料因其成本低、资源广泛并具有合适的充放电特性等特点在负极材料市场中占据重要的地位。产业中鳞片石墨需经机械球化过程卷曲成球状或类球状,降低其各向异性程度,并经提纯、包覆改性后制备负极材料。本文针对某细鳞片进行了球形化试验,并采用混酸提纯工艺制备高纯球形石墨,对其球化效率、提纯效率、初始电化学性能进行了研究。研究发现,经QCJ球化设备可制备D50=16μm、振实密度1.05g/cm_³的球形石墨,收率可达40.13%。提纯后球形石墨固定碳含量可达99.95%以上,符合《GB/T-24533-2019》Ⅱ级天然石墨类锂离子电池负极材料对于粒度、振实密度、杂质含量等理化指标的要求,为该地区石墨资源的开发及精深加工提供了重要的技术参考和基础。     

河南某石墨精矿制备负极材料试验研究

为克服天然石墨比表面积大、各向异性及层间距小的缺点,需要对天然鳞片石墨进行球形化、表面改性及掺杂等处理。对河南南阳地区某细鳞片石墨浮选精矿进行球形化试验研究,采用QCJ系列微粉气流机进行6次粉碎和10次整形后,可获得D50为16.37μm和9.41μm两种规格的石墨球形化产品,综合成球率为47.01%,振实密度分别为0.96 g/cm~3和0.89 g/cm~3,该产品已达到GB/T 24533-2019中Ⅰ级改性天然石墨类锂离子电池负极材料对粒度及振实密度等的要求。将该球形石墨产品化学提纯至固定碳质量分数达到99.97%,进行电化学性能测试,首次库仑效率和放电容量分别为92.07%和365.45 mA·h/g。本研究为同类石墨资源制备负极材料提供了技术依据。     

镁热还原SiO材料及其电化学性能

硅基负极材料以其高容量、来源丰富、绿色环保等优点,成为理想的下一代锂离子电池负极材料。但纯硅的体积膨胀过大,限制了硅负极的应用。氧化亚硅(SiO)作为一种含硅负极,具有比纯硅更小的体积效应和更好的循环性能。目前氧化亚硅主要的问题之一是其首次库仑效率低,对此利用镁热还原反应,使氧化亚硅部分还原,同时控制产物中硅晶粒大小,用金属Al代替部分Mg,得到了硅晶粒粒径约为25 nm的复合材料,再通过沥青包覆得到最终碳包覆材料MgAl-SiO/C。通过对比镁热反应前后材料电性能,发现镁热反应后材料首效提高,但容量降低,循环性能变差;最终复合材料首次效率可达83. 7%,可逆容量1 471. 3 mAh/g。     

Nb包覆对富锂锰基材料电化学性能的影响

研究了Nb包覆对富锂锰基材料结构及电化学性能的影响，发现Nb能够与材料表面的残存锂反应生成LiNbO3。当包覆量为0.2%时样品电化学性能最佳：0.1C下放电比容量为285.6 mAh/g，1C循环100次后的容量保持率为85.9%，且表现出较好的倍率性能和较低的电压衰减，优于未包覆样品。该性能提升可能归因于热处理过程中Nb扩散进入材料表层晶格，形成较强的Nb-O键，减缓了循环过程中晶格氧的流失，从而稳定结构；同时，表面生成的快离子导体LiNbO3不仅阻止了电解液对材料的侵蚀，降低了副反应的发生和过渡金属的溶解，而且促进了锂离子的扩散和电子的传导。     

锂离子电池硅碳复合负极材料的研究

以商品化纳米硅粉和沥青为原料,采用喷雾干燥热解法制得Si@C复合物.将Si@C复合物和人造石墨混合,制得Si@C/G硅碳复合材料作为锂离子电池的负极材料.借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等方法,对Si@C复合物和Si@C/G复合材料的结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,当硅碳复合材料中Si@C复合物和石墨的质量比为15∶85时,在100mA/g的恒电流下,首次放电比容量为695.4 mAh/g,首次库仑效率为86.1%,循环80周后容量仍有596.6mAh/g.     

富锂锰基材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的改性与电化学性能研究

为改善富锂材料的电化学性能,使用Li₃VO₄对富锂锰基材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂进行湿法包覆。对样品进行表征和电化学性能测试,结果表明,包覆工艺不会破坏富锂层状材料的结构;包覆物明显改善样品的电化学性能,其中3%包覆量的样品综合性能最好,首次放电比容量为243.2 mAh/g,库伦效率70.9%;在1C下循环50次后,容量保持率为87.2%。     

纯化处理对天然微晶石墨电化学性能影响的研究

采用HF-HCl溶液通过液相浸渍法对天然微晶石墨进行纯化处理,对比考察了纯化处理前后天然微晶石墨组成、结构及电化学性能的变化,探讨了纯化处理后的天然微晶石墨用作锂离子电池负极材料的可行性。结果表明:天然微晶石墨是由粒径约1μm的石墨微晶构成的无规堆积体,绿泥石和云母等矿物杂质主要位于石墨微晶颗粒之间。纯化处理可显著降低天然微晶石墨中的杂质含量,使细小的石墨微晶表面裸露出来,但不会影响天然微晶石墨的晶体结构。纯化处理后天然微晶石墨的首次可逆容量由259.6mAh/g提高至332.4mAh/g、首次库伦效率由74.6%提高至79.7%,经过7次充放电循环后可逆容量和充放电效率稳定在335.0mAh/g和99%以上,经50次充放电循环可逆容量保持率为99.8%。     

微膨胀石墨的制备及其储锂性能研究

以天然鳞片石墨为原料,浓HNO3和HCOOH分别为氧化剂和插层剂制备插层石墨化合物,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用量对石墨膨胀倍数影响明显,随着HNO3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,d(002)稳定在0.3386~0.3393 nm。微膨胀石墨放电容量为321 m Ah/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。     

耐湿中间相炭微球的研究

采用化学镀的方法在石墨化中间相炭微球的表面镀覆铜银合金, 对镀覆后的中间相炭微球进行扫描电镜分析和X 射线衍射分析, 结果表明:铜银合金沉积在中间相炭微球的表面, 在空气中具有较强的抗氧化能力;将镀覆铜银合金的中间相炭微球用于锂离子电池负极材料, 在较高湿度下搁置后对材料进行了电化学测试, 结果表明:镀铜银合金中间相炭微球仍然具有303.8 mAh/g的可逆容量和良好的循环稳定性, 20 次循环后放电容量保持率在94.6%。     

小鳞片膨胀石墨的制备及电化学性能

本文以邵武科踏小鳞片高纯石墨为原料,采用双氧水为氧化剂,浓硫酸为插层剂制备可膨胀石墨,经过微波膨化得到膨胀石墨。系统研究了双氧水和浓硫酸用量对膨胀石墨的表面形貌、膨胀容积和比表面积的影响。研究发现,膨胀石墨保留了天然小鳞片石墨的结构特征,呈蠕虫状表面形貌,膨胀石墨的膨胀容积最高可达291.39 mL/g,比表面积达55.62 m2/g。以小鳞片膨胀石墨为锂离子电池负极材料组装纽扣电池并对其电化学性能进行了检测,表现出较好的脱/嵌锂容量和良好的循环性能。      

钛酸锂合成技术研究进展

钛酸锂是一种尖晶石结构的锂离子电池负极材料,相对于碳基材料具有更好的充放电性能、循环稳定性和使用安全性能,成为研究新型锂电子电池负极材料的热点。然而,钛酸锂本身存在电导率较低,极化现象严重和理论容量小等缺点,限制了其广泛应用。介绍了钛酸锂的合成技术、原理,改进方法及研究现状。分析了不同制备工艺的优缺点及其对材料性能的影响。指出元素掺杂、表面包覆、形貌设计和复合改性等方式可有效改善Li4Ti5O12材料的导电性能,提高材料的电化学性能。提出了目前存在的问题及未来的研究方向。