锂离子电池纳米碳负极材料的制备及电化学性能研究
该文以纳米镍粉为催化剂,聚丙烯塑料母粒为原料,催化热解法制备了纳米碳管,对纳米碳管进行了提纯、结构与性能的研究,研究了纳米碳管作负极材料的电化学性能;在工业副产品纳米碳粉中分离提纯了纳米碳管,进行了结构及电化学性能研究;对工业副产品纳米碳粉进行了提纯,对除去杂质后的纳米碳粉进行了电化学性能研究.1、纳米碳管的催化热解法制备与性能研究.以纳米镍粉为催化剂,聚丙烯塑料母粒为原料,催化热解法制备了纳米碳管.考察了制备纳米碳管反应的工艺条件:纳米碳管的制备温度为550℃,反应时间为30min,催化剂用量0.5％.采用空气氧化法提纯了纳米碳管,考察了实验条件.2、工业副产品纳米碳粉中纳米碳管的分离提纯及性能研究.实验测定了工业副产品纳米碳粉中杂质的含量.对原料进行了除杂,提纯后杂质质量份数由1.46％降低到0.25％.通过正交实验确定了提纯的最佳条件,提纯了纳米碳粉中的纳米碳管,纳米碳粉中纳米碳管的含量在6％左右.讨论了两种纳米碳管结构和电化学性能差异.讨论了材料的真密度、相对密度及比孔容积对充放电性能的影响,制备过程中反应温度对纳米碳管充放电性能的影响.3、纳米碳粉的结构和电化学性能的研究.研究了纳米碳粉粒度对负极材料充放电性能的影响.结果表明,在首次循环中随着纳米碳粉颗粒度的增加(从7.34μm~21.35μm),纳米碳粉的充放电效率增加(83.3％~94.3％).颗粒大,纳米碳粉有着较小的首次循环不可逆容量,但大颗粒的循环性能较差,随着循环的进行,大颗粒的容量损失较快,容量保持率低.4、纳米碳材料充放电机理的研究.纳米碳管有多个贮锂位置,因此具有很高的充放电比容量.纳米碳管的贮锂机理包括锂离子层间(GIC)贮锂机理,纳米孔、孔洞贮锂机理和边界吸附机理.XRD实验说明,纳米碳粉在锂离子反复的嵌入与脱出后,衍射峰变宽,峰强变弱,纳米碳粉趋于非晶化.
锂离子电池;负极材料;聚丙烯塑料;纳米碳管;纳米碳粉;催化剂;热分解;制备;结构;充放电性能;嵌入与脱出
东北大学
博士
冶金物理化学
翟玉春;翟秀静
2004
中文
TM242;TB383
146
2004-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）