中间相炭微球的结构对其电化学性能的影响

第34卷第2期

中南工业大学学报(自然科学版J

Vol34No2

V01.34

NO.2

J.CENT.SOUl'HUNIV.I'ECHNOL.

April

2003

中间相炭微球的结构对其电化学性能的影响

王红强,李新海。郭华军,郭永兴,彭文杰

(中南大学冶金科学与工程学院,湖南

长沙,410083)

摘要:为了研究不同结构的炭微球对其电化学性能的影响,用聚鲁法以煤焦油为原料在添加和不添加发黑的静件下制备中问相炭擞球.用高倍扫描电镜观察了它们的形貌和结构,并且研究了它们作为握离子电地炭负极材料的电化学性能研究结果表明.在不瀑加炭黑的蒂件下得到“地球仪”型结构;时于这种结抽的中问相炭微球,担离子客易脱嵌.首次放电客量可迭298.omA・h・g1,不可逆蓉量迭485mA・h・g,但循环寿命短;而添加炭黑时得到层状混舍结构,这种结构的中间相炭微球首次放电客量较小.为188mA・h・g

1.不可趟客量相对较大。为

81.3

mA・h・g1,但衰减慢.循环寿命长.

关键词:中间相炭微球;负极材料;钽离子电池;容量中圈分类号:TQl27.1

文献标识码:A

文章编号:10059792(2003)02—0】40

04

中间相凝微球是一种新型炭材料,它可用作高1

3模拟电池的制备及电化学性能测试

强度高密度炭材料的原料、高性能液相色潜棒填料、将中间相炭微球与粘结荆聚偏氟乙烯

催化剂载体、超高比表面积活性炭等。…,可作锂离

(PVI)F)、溶剂N甲基吡咯烷酮(NMP)及添加剂按子二次电池负极材料“Ⅲ.

一定比侧充分混合,均匀涂覆在厚度为o.015

llqm

制备中间相炭微球的方法很多.导致中间相炭的铜箔上,压制成片,然后制成面积为1Clll2的炭

微球有多种不同的结构,即构成整个球的炭层有多膜,在真空干燥箱中(160℃)烘干12h备用.

种排列方式“l,如洋葱型排列、经线形式排列、平行以上述极片为工髓?电极,金属锂片作为辅助电排列、层状排列及扭曲的纬线形式排列等.在此,对极和参比电极,溶剂采用EC,DMC和EMc三体系,电解液采用I,iPF。浓度为1mol/I。的溶液(其地球仪形结构和层状混合结构进行研究.

中,EC,DMC和EMC的体积比为1;1:1),在充满氩气的手套箱中制备三电极模拟电池.

1实验

电池的充放电测试在CHl660A电化学工作站上进行,充放电电流密度为1mA/cm2.充放电电压

范围为O~2V.

1.1

中间相炭微球的制备

以煤焦油为原料,加入适量的添加剂,在高压釜

中以一定的升温速率密闭升温到某一温度进行聚2结果与讨论

合,恒温一段时间后冷却.聚合产物在】50℃时过滤,滤饼用吡啶循环抽提直到无色,产物甩无水乙醇2.1试样的扫描电镜分析

研究了在制备过程中添加炭黑对所得中间相炭洗净后在80℃时真空干燥12h.控制反应条件,可微球的结构与形貌,所得试样的SEM照片如图l以得到不同结构的中间相炭微球.

所示.这里把在不添加炭黑和添加炭黑时得到的2将制备好的中间相炭微球在温度为3000℃的种不间的样品分别标记为M1和M2.

石墨化炉中升温进行石墨化.Ml是以净化煤焦油为原料,在不添加炭黑,温1.2中间相炭微球形貌殛结构分析

度为400℃,恒温3h得到的炭微球,电镜照片如图将分离后的中间相炭微球粘附于铜台上,喷金.

1(a)所示,微球直径为15~30pm;图】(c)是MI的

在JSM一5600I。V型扫描电镜下观察.

单个微球的电镜放大照片.可以看出,中间相炭微球

收稿13期:2002—0816

作者筒介:王打强。,1974)-男,山西霍州人,巾南大学博上研究生,M事锂离子电池负授材料的研究

万 

方数据

第2期

土红强,等;中阳J相炭微球的结构对其电化学性能的影响

(a)M1石墨化前;(b)一M2石墨化前(c)M1石墨化后;({)M2石墨化后表面

(山M2石墨化后{(P1

围1

ML石摹化后表面

中间相炭微球的扫描电镜照片

表面比较光滑,小颗粒粘附较少,难以看出其结构特征.石墨化后的sEM照片和表面放大照片如图l(c)和图1(e)所示,可见,微球是由基本上垂直于表面的炭层组成,层问排列紧密,球径减小,表面产生了一些凹槽.这是由于在石墨化过程中一部分物质挥发Ⅲ,这种结构符合BrooksTaylor的经线排列模型.即“地球仪”模型[8’….

M2是添加质量百分数为3%的炭黑,于400℃

时恒温2h得到的炭微球(见图1(b)),微球的球径

历4步:形成中间相分子;形成不溶介质;不溶介质聚集成球.,J、球合并与长大.原料的化学成分、母体的流动及添加剂的加入都会影响中间相炭微球的形状、结构和尺寸.炭黑的加入促进了中间相炭微球的形成和长大”1,在炭微球台并长大过程中炭黑也进人微球的内部,使炭层在微球内部的排列出现大小不等的位移。形成一种混台结构;同时,由于炭黑属于无定型炭结构,很难石墨化,因此,石墨化后的中间相炭微球内部包含了无定型炭结构和石墨层状结构,即层状混合结构.

2.2试样的X射线衍射分析

图2和表l列出了2组试样的x射线衍射结果.从图2可知,2组试样都表现出石墨的特性,在

26.5。左右出现d一峰,在45.5。出现d-。。峰,在47.5。

较小,并且其表面粘附了很多小颗粒(见图1(b)).这些颗粒主要是添加的炭黑和原料中的喹啉不溶物”…,并且它们不易除去.从石墨化后炭微球的SEM照片(见图l(d))可以看出,仍有大量小颗粒粘附在球的表面;得到的中间相炭微球是由层状排列的炭块组成,与Brooks—Taylor的“地球仪”模型不同.炭层的排列方向不统一,中间有许多断层,而且夹杂了很多小颗粒,炭层排列不很紧密.从表面放大SEM照片(见图1(f))可以看出,微球的表面孔洞很多,微球的表面有裂纹.一般认为,炭微球的形成经

出现d。一n峰,在55。左右出现d。峰.未添加炭黑的试样,其d,。。峰、dt∞蜂和d叫峰较尖锐,表明该试样中石墨微晶的层面堆垛更加有序,层面间距更接近单晶石墨层面间距.从表1也可以看出,未添加炭黑的

试样石墨化程度较高,同时晶格厚度L。和宽度工.

万方数据 

(。)一试样MI,未添加炭黑;(b)试样M2・添加擞黑豳2试样Ml和M2石墨化后的X射线衍射圉

衰1炭擞球的x射线衍射分析姑果

。试样平慧径删nm

L。/nmLjnm石繁度

—亓—15

3365

42

60.0

87

!!:!!:!!!!

塑:!

坠!—二型一

2.3石墨化中间相炭微球的电化学性能

石墨化中间相炭微球的库仑效率放电容量及线

性回归曲线如图3所示.

图3(a)是M1的第1~20次放电容量曲线,Ml的首次不可逆容最为48.5mA・h・g~,放电容量

为298mA.h・g~,库仑效率为86%.将放电容量

的衰减速率进行线性回归,得到线性回归曲线为y:298.25—0.33]X;图3(b)所示是M2的第1~20次放电容量曲线,M2的首次不可逆容量为

81.3mA・h・g

1,放电容量为288

mA‘h’g,

库仑效率为78%,线性I目归曲线为Y5

289t

9—

0.094X.

从首次库仑效率看,M1的不可逆容量较小.不可逆容量的形成主要是在首次充电过程中,产生不

万 

方数据,

.厂I…一t6啦LJ、‘-‘

h置

裂百

由吝

17

循环谈数

(a)~未添加擞黑;(b)一添加炭黑;

库仑效率曲线}2放电容量曲线{3线性同归曲线圈3石墨化q-间相炭微球的库仑艘率、放电

喜t压线性回归曲巍

比较图3中2条回归曲线的斜率可知,M2具有更加良好的循环稳定性,即经线形排列结构的循环稳定性比层状混合结构的循环稳定性低.经分析认为,由于锂离子嵌入与脱出石墨层,使这种材料重复收缩与膨胀,平行的层状结构容易被破坏,导致微球解体,产生新的表面,从而导致二次SEI膜形成,放电容量下降.而层状混合结构能够承受这种压力,在收缩和膨胀过程中维持微球的完整性,从而放电容量稳定.

比较M1和M2的前3次循环,M1的放电容量基本稳定,变化范围为298~298.3

mA‘h。g

M2的放电容量增加量较大,从288mA。h‘g“上

升到292raA・h・g.对于经线结构的中间相炭微

球,石墨层面的边缘形成了微球的表面,使锂离子的嵌入与脱出更加容易,锂离子具有较高的移动速率,从而在首次放电时放电容量较高f而对于层状混合排列结构的中间相炭微球,石墨层面的边缘形成了炭微球的内桉,锂离子的迁移能力较弱,在起始的充

1;

第2期王红强.等;中间相嵌徽球的结构对其电化学性能的影响

2001.32(2):i3I

134.

放电过程中容量不能达到最大,而重复的充放电特别是快速放电可能重新改变中间相炭微球的表面状态及内部结构,从而使炭微球的放电容量在后面的几次循环中增加,即稳定性强的中间相炭微球在充放电过程中调整它的结构,以呈现出最大的容量,而稳定性弱的中间相炭微球在首次循环中就达到了最大容量.因此,若能将这2种结构的优点结合起来,则可得到放电容量高,不可逆容量小,循环寿命长的中间相炭微球.

[03E53[4][31

Yamada

Y.ImamuraT,KakiyamaH,etdf.Characteristicsof

sepaTared

from

meslxarb。nmicrobeads1974,12:307—319.

pitch[J]Carbon,

MabuchiA.Tokumitsu

of

the

K,FujimotoH,ela1.Chargc-dleharge

heat—treated

at

characIeristicsdifferent

mesocarbonmicrobeads

temperatures[J]J

ElectrochemSoe,1995,14z(4):

1041一1046.Ishikawa

asan

M,KarnobaraH,MorltaM.el

salt

forrechargeab[e

mierobeads

alI.i(CF6S02)?N

with

electrolytic

lilhiumbatteries

graphitizedSourcest

mesocarbon

anodes[J]

Anodie

Power

1996f62:229-232.

CHANGY

C,SohnHJ,KuCH.etal

performancesnaphlhalenc

3结论

a.在不同的制备条件下能够得到不同结构的中间相炭微球,结构的不同对其电化学性能有很大影响.“地球仪”形结构的中问相炭微球易于锂离子脱嵌,具有首次放电容量大、不可逆容量小等优点,但循环稳定性弱.

b.层状混合排鳓结构的中间相炭微球不可逆容量较大,放电容量逐渐增加,循环稳定性强.参考文献:

[1]苏玉长,徐仲榆,尹志民锂花鲤离于电池石墨电楹中电化学嵌

脱层的可逆性[J]中南工业大学学报(自然科学版),2000,3l

(0)540543.

ofmesocarbonmicrobesdspreparedfromsyntheticisottopic

phch[J].Carbon,1999.37:t285

1297.

[7]WANG

YG,CHANGYC,SumihitoIshida,eta1.Stabi}iza

tionandcarbonizationpropertiesofmesoearbonmicrobeadsprepared

from

syntheticnaphaleneisotropic

pilch[J].Carbon。

1999,37:969-976

[8]BrooksJ

bons

D.TaylorG

H.Theformation01

graphitizing

193

cc”

fromtheliquidphase[J]Carbon,1965,3:189

[9]王成扬.姜卉,李鹏.等.原生QI成核中间相擞傲球的结构【J]新疆炭材料,2000・15(4)z

912.

S.ffalfrom

Do]WANGYG,Egashira

mlcrobeads

M,lshida

prepared

Microstructureof

mesocarbon

synthetic{sotropic

naphthMenepitchin1998,36:307—31^

thepresenceofcarbonblack[J].Carbon.

[11]束怀河,洗曾民添加炭黑对催化裂化渣油中问相沥青炭徽球

制备的影响口].石油学报(石油加上1,1999,15(6);63

[1z]KimJ

07.

ar

㈣州bon

S,ParkYT.CharateristicsofsurfRcefiimsformed

mieroheadelectrode

itt

ion

bat/eryCJ].jouf

[2]李洪桂,孙培梅,赵中伟,等.热处理过程对湿化学法合成锂锰

氧化物结构的髟响[J].中南工业大学学报(自然科学版),

nalofPowerSources。2000,9I:172,176

Theinfluenceofmesocarbonmicrobeadswithdifferent

structureontheirelectrochemicalperformance

WANGHong—qiang,LIXin—hal,GUOHuajun,GUOYong—xing,PENGWenjie

(Collegeof

MetallurgicalScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha

10083,China)

Abstract:Mesocarbonmicrobeads(MCMB)canbeused

ferenttypesoftheirelectric

structure

as

anodematerialof1.i—ionbattery.Theyhavedif

to

in

differentpreparations.Inorder

studytheinfluenceofdifferent

tar

structureson

performances,MCMBswerepreparedformcoal

with

or

without

carbonblack.The

ex

sphereswereobservedunderhigherscanningelectronmicroscopyandtheirelectricperformancewereamined.Theresultshowsthatthespherespreparedwithoutcarbonblackbelongandthespherespreparedwithcarbonblackbelong

er

to

to

latitude—like

structure

layercombinationstructure.Theformerallowshigh—

mobilityoftheLi—ionandithaslargerfirstdischargecapacity298mA・h・g

andlowerirreversible

capacity48.5,288

mA・h・g1,butithasweakercyclestability.Thelatterhaslowerfirstdischargecapacity

mA‘h‘g

andhigherirreversiblecapacity81.3mA・h・g‘。,butithaslonger

cycletime.

Keywords:mesocarbonmicroheads;negativematerial;Li-ionbatterylcapacity

万方数据 

中间相炭微球的结构对其电化学性能的影响

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

王红强, 李新海, 郭华军, 郭永兴, 彭文杰中南大学冶金科学与工程学院,湖南,长沙,410083

中南工业大学学报(自然科学版)

JOURNAL OF CENTRAL SOUTH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE)2003,34(2)11次

参考文献(12条)

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2. 李伏虎. 沈曾民. 迟伟东. 薛锐生. 吴一弦 乳液法制备中间相炭微球的微观结构及其电化学性能[期刊论文]-化工进展 2010(3)

3. 刘元刚. 唐致远. 陈玉红. 徐强 商品化石墨作为聚合物锂离子电池负极材料的性能表征[期刊论文]-材料热处理学报 2007(2)

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7. 胡伟. 张永刚. 王成扬. 刘秀军 中间相炭微球热处理用作锂离子电池负极材料[期刊论文]-材料导报 2008(5)8. 叶伟 锂离子电池碳负极及高容量18650型电池的工艺和性能研究[学位论文]硕士 20069. 胡杨 18650型锂离子电池的安全性能研究[学位论文]硕士 2006

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第34卷第2期

中南工业大学学报(自然科学版J

Vol34No2

V01.34

NO.2

J.CENT.SOUl'HUNIV.I'ECHNOL.

April

2003

中间相炭微球的结构对其电化学性能的影响

王红强,李新海。郭华军,郭永兴,彭文杰

(中南大学冶金科学与工程学院,湖南

长沙,410083)

摘要:为了研究不同结构的炭微球对其电化学性能的影响,用聚鲁法以煤焦油为原料在添加和不添加发黑的静件下制备中问相炭擞球.用高倍扫描电镜观察了它们的形貌和结构,并且研究了它们作为握离子电地炭负极材料的电化学性能研究结果表明.在不瀑加炭黑的蒂件下得到“地球仪”型结构;时于这种结抽的中问相炭微球,担离子客易脱嵌.首次放电客量可迭298.omA・h・g1,不可逆蓉量迭485mA・h・g,但循环寿命短;而添加炭黑时得到层状混舍结构,这种结构的中间相炭微球首次放电客量较小.为188mA・h・g

1.不可趟客量相对较大。为

81.3

mA・h・g1,但衰减慢.循环寿命长.

关键词:中间相炭微球;负极材料;钽离子电池;容量中圈分类号:TQl27.1

文献标识码:A

文章编号:10059792(2003)02—0】40

04

中间相凝微球是一种新型炭材料,它可用作高1

3模拟电池的制备及电化学性能测试

强度高密度炭材料的原料、高性能液相色潜棒填料、将中间相炭微球与粘结荆聚偏氟乙烯

催化剂载体、超高比表面积活性炭等。…,可作锂离

(PVI)F)、溶剂N甲基吡咯烷酮(NMP)及添加剂按子二次电池负极材料“Ⅲ.

一定比侧充分混合,均匀涂覆在厚度为o.015

llqm

制备中间相炭微球的方法很多.导致中间相炭的铜箔上,压制成片,然后制成面积为1Clll2的炭

微球有多种不同的结构,即构成整个球的炭层有多膜,在真空干燥箱中(160℃)烘干12h备用.

种排列方式“l,如洋葱型排列、经线形式排列、平行以上述极片为工髓?电极,金属锂片作为辅助电排列、层状排列及扭曲的纬线形式排列等.在此,对极和参比电极,溶剂采用EC,DMC和EMc三体系,电解液采用I,iPF。浓度为1mol/I。的溶液(其地球仪形结构和层状混合结构进行研究.

中,EC,DMC和EMC的体积比为1;1:1),在充满氩气的手套箱中制备三电极模拟电池.

1实验

电池的充放电测试在CHl660A电化学工作站上进行,充放电电流密度为1mA/cm2.充放电电压

范围为O~2V.

1.1

中间相炭微球的制备

以煤焦油为原料,加入适量的添加剂,在高压釜

中以一定的升温速率密闭升温到某一温度进行聚2结果与讨论

合,恒温一段时间后冷却.聚合产物在】50℃时过滤,滤饼用吡啶循环抽提直到无色,产物甩无水乙醇2.1试样的扫描电镜分析

研究了在制备过程中添加炭黑对所得中间相炭洗净后在80℃时真空干燥12h.控制反应条件,可微球的结构与形貌,所得试样的SEM照片如图l以得到不同结构的中间相炭微球.

所示.这里把在不添加炭黑和添加炭黑时得到的2将制备好的中间相炭微球在温度为3000℃的种不间的样品分别标记为M1和M2.

石墨化炉中升温进行石墨化.Ml是以净化煤焦油为原料,在不添加炭黑,温1.2中间相炭微球形貌殛结构分析

度为400℃,恒温3h得到的炭微球,电镜照片如图将分离后的中间相炭微球粘附于铜台上,喷金.

1(a)所示,微球直径为15~30pm;图】(c)是MI的

在JSM一5600I。V型扫描电镜下观察.

单个微球的电镜放大照片.可以看出,中间相炭微球

收稿13期:2002—0816

作者筒介:王打强。,1974)-男,山西霍州人,巾南大学博上研究生,M事锂离子电池负授材料的研究

万 

方数据

第2期

土红强,等;中阳J相炭微球的结构对其电化学性能的影响

(a)M1石墨化前;(b)一M2石墨化前(c)M1石墨化后;({)M2石墨化后表面

(山M2石墨化后{(P1

围1

ML石摹化后表面

中间相炭微球的扫描电镜照片

表面比较光滑,小颗粒粘附较少,难以看出其结构特征.石墨化后的sEM照片和表面放大照片如图l(c)和图1(e)所示,可见,微球是由基本上垂直于表面的炭层组成,层问排列紧密,球径减小,表面产生了一些凹槽.这是由于在石墨化过程中一部分物质挥发Ⅲ,这种结构符合BrooksTaylor的经线排列模型.即“地球仪”模型[8’….

M2是添加质量百分数为3%的炭黑,于400℃

时恒温2h得到的炭微球(见图1(b)),微球的球径

历4步:形成中间相分子;形成不溶介质;不溶介质聚集成球.,J、球合并与长大.原料的化学成分、母体的流动及添加剂的加入都会影响中间相炭微球的形状、结构和尺寸.炭黑的加入促进了中间相炭微球的形成和长大”1,在炭微球台并长大过程中炭黑也进人微球的内部,使炭层在微球内部的排列出现大小不等的位移。形成一种混台结构;同时,由于炭黑属于无定型炭结构,很难石墨化,因此,石墨化后的中间相炭微球内部包含了无定型炭结构和石墨层状结构,即层状混合结构.

2.2试样的X射线衍射分析

图2和表l列出了2组试样的x射线衍射结果.从图2可知,2组试样都表现出石墨的特性,在

26.5。左右出现d一峰,在45.5。出现d-。。峰,在47.5。

较小,并且其表面粘附了很多小颗粒(见图1(b)).这些颗粒主要是添加的炭黑和原料中的喹啉不溶物”…,并且它们不易除去.从石墨化后炭微球的SEM照片(见图l(d))可以看出,仍有大量小颗粒粘附在球的表面;得到的中间相炭微球是由层状排列的炭块组成,与Brooks—Taylor的“地球仪”模型不同.炭层的排列方向不统一,中间有许多断层,而且夹杂了很多小颗粒,炭层排列不很紧密.从表面放大SEM照片(见图1(f))可以看出,微球的表面孔洞很多,微球的表面有裂纹.一般认为,炭微球的形成经

出现d。一n峰,在55。左右出现d。峰.未添加炭黑的试样,其d,。。峰、dt∞蜂和d叫峰较尖锐,表明该试样中石墨微晶的层面堆垛更加有序,层面间距更接近单晶石墨层面间距.从表1也可以看出,未添加炭黑的

试样石墨化程度较高,同时晶格厚度L。和宽度工.

万方数据 

(。)一试样MI,未添加炭黑;(b)试样M2・添加擞黑豳2试样Ml和M2石墨化后的X射线衍射圉

衰1炭擞球的x射线衍射分析姑果

。试样平慧径删nm

L。/nmLjnm石繁度

—亓—15

3365

42

60.0

87

!!:!!:!!!!

塑:!

坠!—二型一

2.3石墨化中间相炭微球的电化学性能

石墨化中间相炭微球的库仑效率放电容量及线

性回归曲线如图3所示.

图3(a)是M1的第1~20次放电容量曲线,Ml的首次不可逆容最为48.5mA・h・g~,放电容量

为298mA.h・g~,库仑效率为86%.将放电容量

的衰减速率进行线性回归,得到线性回归曲线为y:298.25—0.33]X;图3(b)所示是M2的第1~20次放电容量曲线,M2的首次不可逆容量为

81.3mA・h・g

1,放电容量为288

mA‘h’g,

库仑效率为78%,线性I目归曲线为Y5

289t

9—

0.094X.

从首次库仑效率看,M1的不可逆容量较小.不可逆容量的形成主要是在首次充电过程中,产生不

万 

方数据,

.厂I…一t6啦LJ、‘-‘

h置

裂百

由吝

17

循环谈数

(a)~未添加擞黑;(b)一添加炭黑;

库仑效率曲线}2放电容量曲线{3线性同归曲线圈3石墨化q-间相炭微球的库仑艘率、放电

喜t压线性回归曲巍

比较图3中2条回归曲线的斜率可知,M2具有更加良好的循环稳定性,即经线形排列结构的循环稳定性比层状混合结构的循环稳定性低.经分析认为,由于锂离子嵌入与脱出石墨层,使这种材料重复收缩与膨胀,平行的层状结构容易被破坏,导致微球解体,产生新的表面,从而导致二次SEI膜形成,放电容量下降.而层状混合结构能够承受这种压力,在收缩和膨胀过程中维持微球的完整性,从而放电容量稳定.

比较M1和M2的前3次循环,M1的放电容量基本稳定,变化范围为298~298.3

mA‘h。g

M2的放电容量增加量较大,从288mA。h‘g“上

升到292raA・h・g.对于经线结构的中间相炭微

球,石墨层面的边缘形成了微球的表面,使锂离子的嵌入与脱出更加容易,锂离子具有较高的移动速率,从而在首次放电时放电容量较高f而对于层状混合排列结构的中间相炭微球,石墨层面的边缘形成了炭微球的内桉,锂离子的迁移能力较弱,在起始的充

1;

第2期王红强.等;中间相嵌徽球的结构对其电化学性能的影响

2001.32(2):i3I

134.

放电过程中容量不能达到最大,而重复的充放电特别是快速放电可能重新改变中间相炭微球的表面状态及内部结构,从而使炭微球的放电容量在后面的几次循环中增加,即稳定性强的中间相炭微球在充放电过程中调整它的结构,以呈现出最大的容量,而稳定性弱的中间相炭微球在首次循环中就达到了最大容量.因此,若能将这2种结构的优点结合起来,则可得到放电容量高,不可逆容量小,循环寿命长的中间相炭微球.

[03E53[4][31

Yamada

Y.ImamuraT,KakiyamaH,etdf.Characteristicsof

sepaTared

from

meslxarb。nmicrobeads1974,12:307—319.

pitch[J]Carbon,

MabuchiA.Tokumitsu

of

the

K,FujimotoH,ela1.Chargc-dleharge

heat—treated

at

characIeristicsdifferent

mesocarbonmicrobeads

temperatures[J]J

ElectrochemSoe,1995,14z(4):

1041一1046.Ishikawa

asan

M,KarnobaraH,MorltaM.el

salt

forrechargeab[e

mierobeads

alI.i(CF6S02)?N

with

electrolytic

lilhiumbatteries

graphitizedSourcest

mesocarbon

anodes[J]

Anodie

Power

1996f62:229-232.

CHANGY

C,SohnHJ,KuCH.etal

performancesnaphlhalenc

3结论

a.在不同的制备条件下能够得到不同结构的中间相炭微球,结构的不同对其电化学性能有很大影响.“地球仪”形结构的中问相炭微球易于锂离子脱嵌,具有首次放电容量大、不可逆容量小等优点,但循环稳定性弱.

b.层状混合排鳓结构的中间相炭微球不可逆容量较大,放电容量逐渐增加,循环稳定性强.参考文献:

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mlcrobeads

M,lshida

prepared

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mesocarbon

synthetic{sotropic

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Theinfluenceofmesocarbonmicrobeadswithdifferent

structureontheirelectrochemicalperformance

WANGHong—qiang,LIXin—hal,GUOHuajun,GUOYong—xing,PENGWenjie

(Collegeof

MetallurgicalScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha

10083,China)

Abstract:Mesocarbonmicrobeads(MCMB)canbeused

ferenttypesoftheirelectric

structure

as

anodematerialof1.i—ionbattery.Theyhavedif

to

in

differentpreparations.Inorder

studytheinfluenceofdifferent

tar

structureson

performances,MCMBswerepreparedformcoal

with

or

without

carbonblack.The

ex

sphereswereobservedunderhigherscanningelectronmicroscopyandtheirelectricperformancewereamined.Theresultshowsthatthespherespreparedwithoutcarbonblackbelongandthespherespreparedwithcarbonblackbelong

er

to

to

latitude—like

structure

layercombinationstructure.Theformerallowshigh—

mobilityoftheLi—ionandithaslargerfirstdischargecapacity298mA・h・g

andlowerirreversible

capacity48.5,288

mA・h・g1,butithasweakercyclestability.Thelatterhaslowerfirstdischargecapacity

mA‘h‘g

andhigherirreversiblecapacity81.3mA・h・g‘。,butithaslonger

cycletime.

Keywords:mesocarbonmicroheads;negativematerial;Li-ionbatterylcapacity

万方数据 

中间相炭微球的结构对其电化学性能的影响

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

王红强, 李新海, 郭华军, 郭永兴, 彭文杰中南大学冶金科学与工程学院,湖南,长沙,410083

中南工业大学学报(自然科学版)

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-金属材料与冶金工程 2007(5)

5. 王文志 悬浮法制备中间相沥青微球的研究[学位论文]硕士 2006

6. 周友元. 李新海. 郭华军. 王志兴. 杨勇 中间相炭-天然石墨球复合材料的制备及电化学性能[期刊论文]-中南大学

学报(自然科学版) 2007(4)

7. 胡伟. 张永刚. 王成扬. 刘秀军 中间相炭微球热处理用作锂离子电池负极材料[期刊论文]-材料导报 2008(5)8. 叶伟 锂离子电池碳负极及高容量18650型电池的工艺和性能研究[学位论文]硕士 20069. 胡杨 18650型锂离子电池的安全性能研究[学位论文]硕士 2006

10. 高长超. 李铁虎. 程有亮. 赵廷凯 中间相炭微球的研究进展[期刊论文]-炭素技术 2012(2)11. 孟秀英 纳米炭粉的制备及结构性能的表征[学位论文]硕士 2006

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