微膨胀石墨的制备及其储锂性能研究

以天然鳞片石墨为原料，浓HNO3和HCOOH分别为氧化剂和插层剂制备插层石墨化合物，然后采用沥青包覆得到微膨胀石墨，采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电性能测试等方法研究了HNO3用量对微膨胀石墨结构和储锂性能的影响。结果表明，采用先插层再炭包覆的方法能够获得碳层间距被拉大并预留膨胀空间的微膨胀石墨，HNO3用量对石墨膨胀倍数影响明显，随着HNO3用量的增大，石墨膨胀倍数呈现线性增大趋势，而HNO3用量对石墨碳层间距d（002）影响不明显，d（002）稳定在0.3386-0.3393 nm。微膨胀石墨放电容量为321 mAh/g，经过100次循环后容量保持率为91.5%，5C放电容量保持了1C放电容量的97.2%，展示了良好的循环性能和倍率放电性能。

磷酸改性天然石墨负极材料的设计、制备及性能研究

利用石墨层间化合物技术处理天然石墨,使磷酸进入到石墨层表面,并在石墨表面包覆一层有机胺中间体,然后在惰性气氛下进行高温处理。研究发现,所得材料在保持石墨原始结构不被破坏的情况下,增大了石墨的层间距,为锂离子的嵌入和脱出拓宽了通道,也为材料在充放电过程中预留了膨胀体积。将这种材料用于锂离子电池负极材料、电化学性能测试表明或改性材料中可具有更小的不可逆容量和更高的充放电效率,并且在大电流充放电情况下,倍率性能得到了提升。

硼酸改性天然石墨负极材料的快充电化学性能

不同温度下将硼酸添入天然石墨负极材料中,硼酸进入石墨层表面形成层间化合物,增大石墨层间距的同时可以保留原有石墨结构,提高锂离子迁移速率,从而改善石墨负极材料的大电流倍率性能差的问题。考察了不同温度对硼酸改性石墨负极材料的形貌、结构与电化学性能的影响。采用X射线衍射仪,扫描电子显微镜和锂电池测试系统对天然石墨及改性样品进行结构表征和电化学性能测试。结果表明:不同温度下硼酸改性对石墨负极材料的结构和电化学性能有一定的影响。焙烧温度为1100℃时,石墨改性样品在10 C倍率下的容量保持率最高可达92.6%,表现出较好的倍率性能。

增大层间距对天然石墨可逆储锂性能的影响研究

利用石墨嵌入化合物(GIC)制备技术处理天然石墨,然后在其表面包覆一层软炭前驱体,并在惰性气氛下热处理.所得样品不但层间距保持了拉大的状态,而且还在天然石墨内部预留了膨胀空间.成功地找到了在保持天然石墨粒度和碳六角平面直径不显著改变情况下,提高石墨层间距,预留膨胀空间的石墨改性方法.分析表明,石墨嵌入化合物表面含有的大量含氧官能团,在软炭前驱体包覆石墨嵌入化合物的过程中,含氧官能团与沥青之间的反应和石墨嵌入化合物分解产生气体的溢出阻碍了层间距和预留空间的恢复.将这种材料用于锂离子电池负极材料,石墨的可逆储锂容量变化不大,但是倍率放电性能和循环性能得到明显改善.这主要是因为加大层间距和预留膨胀空间,拓宽了锂离子扩散通道,降低了石墨嵌锂膨胀引起的包覆层破裂.