马铃薯淀粉基炭微球的制备及其电化学性能研究
近年来人们对锂离子电池的需求不断加大，对其性能有了更高的要求，绿色安全、高容量的负极材料成为了研究热点。随着化石能源日益枯竭、环境问题日趋严重，寻找新型的清洁可再生资源迫在眉睫。淀粉作为一种碳质前驱体材料，产量丰富、绿色环保、生物可降解、经济适用，而马铃薯淀粉具有天然球形形貌，制备炭微球时不需要球形化，简化了炭微球的制备工艺，还可以降低生产成本。 本课题以马铃薯淀粉为原料，分别以铁粉与炭黑为添加剂，通过稳定化处理使淀粉分子进一步交联，后续进行高温炭化制得了高分散的马铃薯淀粉基炭微球，对其形貌与结构进行表征分析，并研究了其用作锂离子电池负极材料的电化学性能。 制备炭微球的过程中，铁粉通过物理分散作用，将淀粉颗粒相互隔开，使其受热均匀，加快淀粉受热脱水、缩聚交联进程，缩短了稳定化时间。铁粉与淀粉比例为100％时，稳定化6h制得球形度良好的炭微球，其比表面积为274m2/g，孔容为0.15c m3/g。用作锂离子电池负极材料表现出优良的倍率性能与循环性能，在50mA/g的电流密度下循环50次后比容量为298mAh/g。 添加炭黑制备出了具有优异球形形貌的高分散炭微球。炭黑一方面促进淀粉的稳定化进程，另一方面可以增加炭微球负极材料的导电性，提高其比容量。测试结果表明炭黑添加量为1％时稳定化6h制得的炭微球的比表面积为351m2g-1，孔容为0.19cm3/g，在50mA/g下循环50次后比容量达到324mAh/g，在2A/g下循环10次后比容量保持在105mAh/g，表现出优良的电化学性能。
锂离子电池;负极材料;炭微球;马铃薯淀粉;制备工艺;电化学性能
北京化工大学
硕士
材料工程
宋怀河;曹瑞雄
2018
中文
TM912;TM242:TM205.1
99
2018-09-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）