工艺条件对高比表面积石墨电化学性能影响_滕彦梅VIP免费

收稿日期：2009-11-20作者简介：滕彦梅(1971—)，女，黑龙江省人，硕士，主要研究方向为锂离子蓄电池设计。446工艺条件对高比表面积石墨电化学性能影响滕彦梅，王殿龙（哈尔滨工业大学理学院应用化学系，黑龙江哈尔滨150076）摘要：锂离子电池以其高容量、长循环寿命、高安全性的显著特点得到越来越多的关注，高容量是锂离子电池发展的必然趋势。对一种用于锂离子电池负极的比表面积高达4m2/g的人造石墨的物性指标、结构、电化学性能进行了分析，并对电解液及添加剂、工艺条件对负极材料电化学性能的影响进行了相关研究，为实现以此材料为负极的高能量密度锂离子电池产业化应用提供一定的指导作用。结果表明，这种高比表面积的人造石墨具有特殊的微孔结构，含有的活性部位增多，反应面积增大，提高活性材料的利用率，表现出高容量和高倍率性能。关键词：锂离子电池；高比表面积；人造石墨；工艺分析中图分类号：TM912.9文献标识码：A文章编号：1002-087X(2010)05-0446-04InfluenceoftechnologyonelectrochemicalperformanceofhighspecificsurfaceareaartificialgraphiteforlithiumionbatteriesTENGYan-mei,WANGDian-long(CollegeofScience,DepartmentofChemicalApplied,HarbinInstituteofTechnology,HarbinHeilongjiang150076,China)Abstract:Presentlylithiumionbatteryhaswonmoreandmoreattentionsforitscharacterssuchashighspecificcapacity,excellentcycleperformance,safety,andetc.Amongallthesecharacters,highspecificcapacityisthemostimportant.Thephysicalproperties,structureandelectrochemicalperformanceofanartificialgraphitewithahighsurfaceareaof4m2/gwereanalyzed.Theeffectsofelectrolyte,additive,andmanufacturetechnologyontheelectrochemicalperformanceofanodewereinvestigatedtorealizethecommercializedapplicationofthismaterial.Theresultsshowthatthegraphitehasaspecialmicrosporestructure,highspecificcapacityandhighpowerperformance.Thisspecialstructureimprovestheinhomogeouspropertyandincreasestherouteforlithiumdiffusion,whichimprovestheutilizationratiooftheactivematerialandisthereasonthatthematerialhashighspecificcapacityandpower.Keywords:lithium-ionbattery;highsurfacearea;artificialgraphite;technicalanalyze自20世纪90年代初日本索尼能源技术公司率先成功开发出使用炭负极的锂离子电池以来，锂离子电池以其高比能量密度和无污染等优势而得到关注并迅速发展起来。锂离子电池的飞速发展得益于电极材料的贡献，尤其是炭负极材料的发展[1]。不同类型的碳材料表现出不同的电化学性能[2]，石墨类炭材料由于具有平坦的充放电平台、高工作电压、高容量和良好的库仑效率等优点而被广泛应用。近年来，为进一步提高碳材料的质量比容量和体积比容量，人们在改善石墨材料的各向异性、提高固相中锂离子扩散速度、提高碾压密度和电子导电性等方面进行了较多的研究。本文对一种日本人造石墨样品材料进行了分析测试，并研究了电极制作工艺和不同电解液添加剂对该负极材料电化学性能的影响。1实验实验所用样品材料为日本某供应商提供，采用特殊的制备工艺加工而成。1.1对石墨材料的结构分析采用日本电子JSM-6360LV扫描电子显微镜对样品形貌进行分析；使用RigakuD/MAX-2000（日本产，CuKα辐射）型X-射线衍射仪对石墨样品进行了结晶参数的测定，管电压40kV，电流为45mA，扫描速度为5（°）/min，扫描范围为10°～80°(2θ；采用Quantachrome公司PoreMaster-60型压汞仪测定粉体材料的孔隙率。1.2试验电池的组装1.2.1半电池按照质量比98∶1∶1的比例分别称取石墨、CMC和SBR乳液，加入适量的高纯水，混合均匀后涂在厚度为10μm的铜箔上，经适当碾压后得到电极，然后将电极120℃真空干燥6h后，截取直径为10mm的圆片做工作电极，以锂片为对电极组装CR2016扣式电池，隔膜为聚乙烯隔膜，电解液为1mol/LLiPF6/[EC(碳酸乙烯酯)+EMC(碳酸二乙酯)+DEC(碳酸甲乙酯)](体积比为1∶1∶1)，电池装配过程在露点为－40℃的干燥间内完成。研究与设计201...