氧化改性石墨制鋰離子電池負極畢業(yè)論文.rar
氧化改性石墨制鋰離子電池負極畢業(yè)論文,摘要鋰離子電池是可充式的綠色二次電源，其具有自放電率低、循環(huán)壽命長、零記憶效應(yīng)以及環(huán)保、無公害等優(yōu)點。目前鋰離子電池主要以石墨材料作為負極材料，但是天然石墨電極也存在著耐大電流充放電性能差、與溶劑相容性差等缺點。針對天然石墨存在的上述問題，本課題采用空氣氧化法和h2o2氧化和液相氧化法三種方法，并采用xrd,fir,和...
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摘要
鋰離子電池是可充式的綠色二次電源，其具有自放電率低、循環(huán)壽命長、零記憶效應(yīng)以及環(huán)保、無公害等優(yōu)點。目前鋰離子電池主要以石墨材料作為負極材料，但是天然石墨電極也存在著耐大電流充放電性能差、與溶劑相容性差等缺點。針對天然石墨存在的上述問題，本課題采用空氣氧化法和H2O2氧化和液相氧化法三種方法，并采用XRD,FIR,和恒流充放電測試等實驗討論與分析。
天然石墨空氣弱氧化改性研究表明，空氣弱氧化在600℃氧化2小時的天然石墨首次不可逆容量由氧化前的130mAh/g減低至76mAh/g。，可逆容量達到了314mAh／g以上，首次庫侖效率達到80.5％。雙氧水氧化中在雙氧水為2mol/L加熱溫度為60。C時，不可逆容量降低至59 mAh/g，可逆容量提高到315 mAh/g庫侖效率達到82.89%。雙氧水氧化通過改變天然石墨表面的官能團，有利于減少首次充電時形成SEI膜時鋰離子的消耗，抑制溶劑和電解質(zhì)的分解，提高首次充放電的循環(huán)效率。經(jīng)過2mol/L的硫酸氧化處理庫侖效率81.28%，同時不可逆容量有明顯的降低至73 mAh／g，可逆容量為317 mAh／g。相比空氣弱氧化熟處理，它的氧化程度更深，特別是其氧化均勻性大大提高。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池，改性天然石墨，負極材料，氧化改性
Abstract
Lithium-ion batteries are rechargeable and green secondary power, It has the advantages of, low self-discharge rate，long cycling life，no memory effect，and no pollution．However, natural graphite also has some notable shortcomings such as its inferior high-rate charge．discharge and consistency，etc. The different testing
skills such as XRD ,and FIR.
Results of air oxidation for natural graphite have demonstrated that some activeparts is removed：The first irreversible capacity of graphite sample oxidized at 600。C for 2 hours decreased from 130mAh／g to 76mAh／g，the reversible capacity and first coulombic efficiency attained 314mAWg and 80.5％respectably．
cycle．Oxidation treatment in which natural graphite vcas modified by H202 was investigated .The first irreversible capacity of 2mol/L which was modified by H202 was decrease to 59mAh／g，the reversible capacity kept above 315mAh／g，and the coulombic efficiency reached 82.89％in the first cycle． At the same time，the change of surface structure was beneficial to decrease the consumption of lithium ion in the process of the formation of SEI film．Furthermore，this change inhibited the decomposition of solvent and electrolyte and improved the coulombic efficiency in the first cycle. Chemical treatment is a co-modification method．The first irreversible capacity of 2mol/L which was modified by H2SO4 was decrease to 73mAh／g，the reversible capacity kept above 317mAh／g，and the coulombic efficiency reached 81.28％．Compared with thermal treatment in air，chemical treatment is a more deeply oxidation，and especially more excellent in improving uniformity of oxidation
Key words: Lithium-ion battery; Modified nature graphite; anode material; Oxidation treatment
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章緒論 1
1.1前言 1
1.2鋰離子電池 2
1.2.1鋰離子電池的特點 2
1.2.2鋰離子電池的發(fā)展歷史 3
1.3鋰離子電池的組成 4
1.3.1正極材料 4
1.3.2電解液 5
1.3.3隔膜 5
1.3.4粘結(jié)劑 5
1.3.5負極材料及研究方法 6
1.3.6鋰離子電池的分類及工作原理 7
1.3.7電池容量損失因素分析 9
1.4天然石墨負極的改性方法 9
1.4.1表面氧面改性處理 10
1.4.2包覆改性 12
1.4.3摻雜改性 12
1.4.4其他改性方法 13
1.5研究主要內(nèi)容 13
第2章 實驗部分 15
2.1實驗試劑 15
2.2實驗主要儀器 15
2.3 天然石墨氧化改性樣品的制備 16
2.3.1天然石墨的空氣氧化 16
2.3.2雙氧水改性天然石墨的制備 17
2.3.3液相氧化改性天然石墨 18
2.4實驗測試手段 19
2.4.1X射線衍射測試（XRD） 19
2.4.2紅外光譜IR分析 20
2.5鋰離子電池的組裝 20
2.5.1電極的制備工藝 20
2.5.2電池的組裝 21
2.6鋰離子電池充放電的性能測試 22
2.6.1恒電流充放電測試 22
第3章 實驗結(jié)果與討論 23
3.1弱氧化改性天然石墨 23
3.1.1天然石墨試樣改性處理 23
3.1.2熱處理反應(yīng)條件與燒失率的關(guān)系 23
3.1.3空氣弱氧化天然石墨XRD分析 25
3.1.4空氣弱氧化熱處理對天然石墨的容量的影響 27
3.1.5小結(jié) 28
3.2雙氧水氧化改性天然石墨的制備 28
3.2.1雙氧水氧化天然石墨的FTIR表征 28
3.2.2雙氧水氧化天然石墨XRD分析 30
3.2.3雙氧水氧化改性對天然石墨的容量的影響 32
3.2.4小結(jié) 33
3.3液相氧化改性天然石墨 34
3.3.1濃硫酸氧化改性天然石墨的FTIR表征 34
3.3.2濃硝酸氧化改性天然石墨XRD分析 36
3.3.3濃硫酸氧化改性天然石墨XRD分析 37
3.3.4液相氧化改性對天然石墨的容量的影響 38
3.3.5小結(jié) 39
第4章 總結(jié) 40
致謝 41
參考文獻 42
鋰離子電池是可充式的綠色二次電源，其具有自放電率低、循環(huán)壽命長、零記憶效應(yīng)以及環(huán)保、無公害等優(yōu)點。目前鋰離子電池主要以石墨材料作為負極材料，但是天然石墨電極也存在著耐大電流充放電性能差、與溶劑相容性差等缺點。針對天然石墨存在的上述問題，本課題采用空氣氧化法和H2O2氧化和液相氧化法三種方法，并采用XRD,FIR,和恒流充放電測試等實驗討論與分析。
天然石墨空氣弱氧化改性研究表明，空氣弱氧化在600℃氧化2小時的天然石墨首次不可逆容量由氧化前的130mAh/g減低至76mAh/g。，可逆容量達到了314mAh／g以上，首次庫侖效率達到80.5％。雙氧水氧化中在雙氧水為2mol/L加熱溫度為60。C時，不可逆容量降低至59 mAh/g，可逆容量提高到315 mAh/g庫侖效率達到82.89%。雙氧水氧化通過改變天然石墨表面的官能團，有利于減少首次充電時形成SEI膜時鋰離子的消耗，抑制溶劑和電解質(zhì)的分解，提高首次充放電的循環(huán)效率。經(jīng)過2mol/L的硫酸氧化處理庫侖效率81.28%，同時不可逆容量有明顯的降低至73 mAh／g，可逆容量為317 mAh／g。相比空氣弱氧化熟處理，它的氧化程度更深，特別是其氧化均勻性大大提高。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池，改性天然石墨，負極材料，氧化改性
Abstract
Lithium-ion batteries are rechargeable and green secondary power, It has the advantages of, low self-discharge rate，long cycling life，no memory effect，and no pollution．However, natural graphite also has some notable shortcomings such as its inferior high-rate charge．discharge and consistency，etc. The different testing
skills such as XRD ,and FIR.
Results of air oxidation for natural graphite have demonstrated that some activeparts is removed：The first irreversible capacity of graphite sample oxidized at 600。C for 2 hours decreased from 130mAh／g to 76mAh／g，the reversible capacity and first coulombic efficiency attained 314mAWg and 80.5％respectably．
cycle．Oxidation treatment in which natural graphite vcas modified by H202 was investigated .The first irreversible capacity of 2mol/L which was modified by H202 was decrease to 59mAh／g，the reversible capacity kept above 315mAh／g，and the coulombic efficiency reached 82.89％in the first cycle． At the same time，the change of surface structure was beneficial to decrease the consumption of lithium ion in the process of the formation of SEI film．Furthermore，this change inhibited the decomposition of solvent and electrolyte and improved the coulombic efficiency in the first cycle. Chemical treatment is a co-modification method．The first irreversible capacity of 2mol/L which was modified by H2SO4 was decrease to 73mAh／g，the reversible capacity kept above 317mAh／g，and the coulombic efficiency reached 81.28％．Compared with thermal treatment in air，chemical treatment is a more deeply oxidation，and especially more excellent in improving uniformity of oxidation
Key words: Lithium-ion battery; Modified nature graphite; anode material; Oxidation treatment
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章緒論 1
1.1前言 1
1.2鋰離子電池 2
1.2.1鋰離子電池的特點 2
1.2.2鋰離子電池的發(fā)展歷史 3
1.3鋰離子電池的組成 4
1.3.1正極材料 4
1.3.2電解液 5
1.3.3隔膜 5
1.3.4粘結(jié)劑 5
1.3.5負極材料及研究方法 6
1.3.6鋰離子電池的分類及工作原理 7
1.3.7電池容量損失因素分析 9
1.4天然石墨負極的改性方法 9
1.4.1表面氧面改性處理 10
1.4.2包覆改性 12
1.4.3摻雜改性 12
1.4.4其他改性方法 13
1.5研究主要內(nèi)容 13
第2章 實驗部分 15
2.1實驗試劑 15
2.2實驗主要儀器 15
2.3 天然石墨氧化改性樣品的制備 16
2.3.1天然石墨的空氣氧化 16
2.3.2雙氧水改性天然石墨的制備 17
2.3.3液相氧化改性天然石墨 18
2.4實驗測試手段 19
2.4.1X射線衍射測試（XRD） 19
2.4.2紅外光譜IR分析 20
2.5鋰離子電池的組裝 20
2.5.1電極的制備工藝 20
2.5.2電池的組裝 21
2.6鋰離子電池充放電的性能測試 22
2.6.1恒電流充放電測試 22
第3章 實驗結(jié)果與討論 23
3.1弱氧化改性天然石墨 23
3.1.1天然石墨試樣改性處理 23
3.1.2熱處理反應(yīng)條件與燒失率的關(guān)系 23
3.1.3空氣弱氧化天然石墨XRD分析 25
3.1.4空氣弱氧化熱處理對天然石墨的容量的影響 27
3.1.5小結(jié) 28
3.2雙氧水氧化改性天然石墨的制備 28
3.2.1雙氧水氧化天然石墨的FTIR表征 28
3.2.2雙氧水氧化天然石墨XRD分析 30
3.2.3雙氧水氧化改性對天然石墨的容量的影響 32
3.2.4小結(jié) 33
3.3液相氧化改性天然石墨 34
3.3.1濃硫酸氧化改性天然石墨的FTIR表征 34
3.3.2濃硝酸氧化改性天然石墨XRD分析 36
3.3.3濃硫酸氧化改性天然石墨XRD分析 37
3.3.4液相氧化改性對天然石墨的容量的影響 38
3.3.5小結(jié) 39
第4章 總結(jié) 40
致謝 41
參考文獻 42
