酚醛树脂炭包覆天然微晶石墨作锂离子电池负极材料.pdf

第33卷第1期
非金属矿
Vol33 N
2010年1月
Non-metallic Mines
January, 2010
酚醛树脂炭包覆天然微晶石墨作锂离子电池负极材料
徐乐刘洪波2”李富进何月徳2
(1长沙理工大学物理与电子科学学院,湖南长沙410014;2湖南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410082)
摘要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盼树脂炭包覆天然石晏负极材料,考察了酚醛树脂包覆量对酚
醛树脂炭癿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菌次充放电性能和備环性能,酚
醛树脂包覆量为39%的酚醛树脂炭包覆石墨的首次可逆容量为334.3mAhg,首次充放电效率为84.8%
关键词锂离子电池负极材料天然微晶石墨酚醛树脂电化学性能
中图分类号:TM242文献标识码:A文章编号:10008(2010)01-0024-04
Efect of P resin-coating on Nature Microcrystaline Graphite used as Anode Materials of Li-ion Batteries
Xu Le,iu Hongbo "Li Fujin He Yuede
(1 School of Physics and electronics, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410014; 2 School of Material Science and
Engineering, Hunan university, Changsha 410014
Abstract The phenol-formaldehyde resin carbon-coated graphite was prepared by means of dipping and charing, which had the graphite-core-
carbon-shell structure. The influences of the content of phenol-formaldehyde resin on structure and performance of nature graphite were investigated
The results show that the resin carbon coat smoothes the graphite surface but has no influence to its layered crystal structure. The specific surface area
of obtained coated graphite increases gradually with increasing of the content of PF resin. The proper content can improve the performance of cycle and
first charge/discharge capacity. The results indicate that the surface is more smooth and the capacity loss was suppressed by carbon-coating. the first
reversible capacity of%resin coated graphite is 334. 3 mah/g and the first char e/discharge efficiency is 84.8%
Key words Li-ion battery electrode material nature microcrystalline graphite phenol-formaldehyde resin electrochemistry properties
天然石曌被广泛用作锂离子电池的负极材料"?,
天然微晶石墨的晶粒较小且晶粒之间通过无定
但天然石曌与电解液的相容性较差,在嵌/脱锂过程形炭结合,具有较好的电化学循环性能,但首次充放
中易发生石墨层的剥离而导致循环性能下降,因电效率较低,因此本实验在课题组前期开发的石墨纯
而限制了纯天然石墨在锂离子电池中的应用。无定化技术和高成炭率酚醛樹脂制备技术的基础上,初步
形炭负极材料与石墨相比,县有循环性能好、嵌/脱考察了以自制酚醛树脂为前驱体的炭包覆天然微晶
锂时体积变化小、不易析出金属锂以及电池易于达到石负极材料的结构和电化学性能与酚醛树脂包覆
平衡等优点,但无定形炭在首次充放电过程中呈现出量的关系,通过在天然微晶石墨表面包覆酚醛树脂炭
很大的不可逆容量损失(大于20%),且存在很大的电的方法改善天然微晶石墨的电化学性能。
压滯后现象
1实验部分
在天然石墨表面包覆一层无定形炭材料,制备出1.1原料、试剂及仪器
具有核壳结构的炭包覆石墨材料,可改善天然石墨1.1石墨材料:采用原料为湖南梆州产并经球形化
负极材料的电化学性能。炭包覆天然石墨负极材料和纯化处理的天然微晶石墨NG(磯含量99.5%,粒度
的性能除了与壳层炭所采用的前驱体和热处理工艺325目)。
有很大的关系外,还与天然石墨的种类和性质有关。11试剂:甲醛,长沙分路口塑料化工厂;苯酚,
天然石墨可分为天然鳞片石斝和天然微晶石墨两大长沙的波化学试剂厂;乙醇,长沙的波化学试剂
类,由于天然微晶石墨的纯化较困难,因此目前用作厂;氨水,长沙的波化学试剂厂;N-甲基-2-呲咯烷
锂离子负极材料的主要是炭包覆天然鳞片石墨。
酮(NIMP),科密欧化学试剂开发中心;聚偏氟乙烯
(PVDF),长沙分泰化工厂,以上试剂均为分析纯。隔
收稿日期:2009-12-05
基金项目:湖南省国土资源厅科技项目(2007K18
膜,C2400聚丙烯多孔膜,美国 Celgard公司
通讯作者,E-mal:bndxtiuhongbo@yahoo.com.cn
1.1.3实验仪器:GZX-9146MBE电熱鼓风干燥箱
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