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聚合物锂离子电池碳负极材料的电化学性能的研究.pdf

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卢星河等:聚台物锂离于电池碳负极材料的电化学性能研究 453 聚合物锂离子电池碳负极材料的电化学性能研究4 卢星河,韩冬,张广清,马楠,姚宏伟 (河北工程大学应用化学系,河北邯郸056038) 摘要:研究了以中间相碳微球及改·|生石墨与中间相 碳微球的混合物为聚合物锂离子电池负极活性材料的 材料的晶体结构。然后将组装的聚合物锂离子电池进行 电化学性能。采用马尔文激光粒度仪、sEM、)承D分充放电循环100、200次后解剖测试:采用无水乙醇进 别表征了该负极材料充放电循环前后的微观形貌和结 行超声波清洗(降低电解液和粘结剂的粘附影响),低 构;采用程控电池测试仪研究了中间相碳微球和其掺八 改·|生石墨后的混合材料在不同务件下的倍率放电性能 2,2材料及电池电化学性能测试 和循环性能,通过交流阻抗谱分析了两种负极材料的电 取A或B与一定比例的导电剂(乙炔黑)球磨混 化学性能.研究表明:掺八适量改性石墨可有效增大中 合,加入一定量聚偏氟乙烯(PvDF)乳液搅拌均匀后均 间相碳微球的平均粒径和比表面积,也表现出材料的晶 匀地涂覆于铜箔集流体上。经烘干、压片、分切、焊接 面间距减小、石墨化度增大、倍率放电性能降低、锂离 极耳等工艺制成负极;以钴酸锂为活性物质按同样方法 子转移和扩散阻抗均增大等性能。 制成正极;以聚乙烯,聚丙烯(PE,PP)复合材料为隔膜卷 关键词: 聚合物锂离子电池;负极材料:中间相碳微 绕成电芯,经封边.注液.热冷压.封边后得650mAh测试 球;改性石墨;电化学性能 用聚合物锂离子电池。 中图分类号: TOl27.1;0646文献标识码:A 充放电采用BS.9300电池自动充放电仪,充放电压 文章编号:1001.973l(2007)增刊。1453.03 行材料容量、倍率放电及循环性能的测试。交流阻抗的 1 引 言 测试采用cⅢ660_B型电化学工作站,为消除电池卷绕 操作带来的高频感抗的影响采用扣式电池进行,交流信 聚合物锂离子电池因具有比容量高、放电电位高、 号幅度5mv,频率范围1×105~5×104Hz。 安全性好、无污染、价格适中、形状任意化及薄形化等 优点而作为新一代高能化学电源已备受消费者的青睐。 3结果与讨论 聚合物锂离子电池的负极材料主要有中间相碳微球 3.1 碳素负极材料循环前后的微观形貌 (McMB)、天然石墨及其改性石墨、人造石墨和石墨化 炭等碳素材料,其中McMB、天然石墨及改性石墨材 图1为不同放大倍数下材料A循环前后的扫描电 料因具有良好的循环性能、廉价、无毒、空气中稳定等 镜照片。充放电循环并未破坏材料的微观形貌.循环前 后的颗粒微球仍层间排列紧密。粒度分析测试表明材料 优点已成为首选的负极材料【1-3】。研究表明:材料的晶 体结构、表观形状、表面取向和杂质含量等均影响“+ 的嵌脱性能;材料来源及加工工艺使其物化性能也有很 残余物——由电池充放电循环时“电沉积”和电解质胶 大差异【415l。本文选择两种常用负极材料通过sEM、 化反应所致。 Ⅺo、充放电循环、交流阻抗和循环寿命等方法对其电 化学及结构性能进行了研究,旨在为提高聚合物锂离子 电池的寿命提供依据。 2实验 2.1碳素材料性能表征 以McMB和改
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