磷酸改性天然石墨负极材料的设计、制备及性能研究

磷酸改性天然石墨负极材料的设计、制备及性能研究

刘华靖;李奕怀;吴敏昌;乔永民;靳海英;王利军

【摘要】The natural graphite was processed with technology of graphite intercalation componds(GICs), made sure that phosphoric acid has got into the surface of graphite layer, and coated with a layer of organic amine intermediates on the surface of graphite. Then the graphite was processed by high-temperature treatment under the inert atmosphere. The results showed that the interlayer space of the samples was increased and primary structure of the samples was retained which broadened the channels of

Li+transference and also reserved the room for expanding of the samples. Using this sample as anode material of lithium-ion batteries, H3PO4 modified sample has got smaller irreversible capacity and higher coulombic effciency as well as the rate capacility.%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。

【期刊名称】《上海第二工业大学学报》

【年(卷),期】2014(000)003

【总页数】5页(P188-192)

【关键词】天然石墨;材料改性;石墨层间化合物;磷酸;石墨层间距

【作者】刘华靖;李奕怀;吴敏昌;乔永民;靳海英;王利军

【作者单位】上海第二工业大学城市建设与环境工程学院，上海201209;上海第二工业大学城市建设与环境工程学院，上海201209;上海杉杉科技有限公司，上海201209;上海杉杉科技有限公司，上海201209;上海第二工业大学城市建设与环境工程学院，上海201209;上海第二工业大学城市建设与环境工程学院，上海201209

【正文语种】中文

【中图分类】TB332

鳞片状天然石墨广泛存在于自然界中,以其低成本、高容量(按照LiC6理论,嵌锂容量为372 mA·h/g)的特点,作为一种非常有前景的电极材料广泛适用于锂离子二次电池[1-3]。然而,大电流倍率性能和循环性能不能满足动力锂离子电池的要求,限制了其在动力汽车和混合动力汽车中的应用[4]。

目前,主要从以下两方面进行提高倍率放电性能的研究:①减小石墨负极材料的粒径,粒径小可以缩短锂离子在材料内部的迁移距离[5];②扩大石墨材料的层间距,提高锂离子在石墨层间的迁移速度,改善倍率放电性能[6]。大量研究表明,包覆法[7]、表面修饰[8]、形成核-壳结构[9]、形成金属层、表面氧化、机械研磨[10]、掺杂[11]等改性方法可以不同程度地提高石墨材料的循环性能和倍率性能。但是,到目前为止,上述单一的改性方法均不能比较明显地使石墨层间距增大,达不到提升石墨材料的循环性能及倍率性能的要求。

本文针对天然石墨进行复合改性,用乙酸(AA)作为共插层剂,使赤磷和磷酸插入到石墨层间形成石墨层间化合物(GIGs)。研究发现磷与石墨在其表面形成C—P键,使

磷进入到石墨层中[4],然后在高温煅烧条件下对石墨进行热处理,在高温处理过程中通入二乙胺在石墨表面形成包覆层。

1.1 试剂

天然石墨,乙酸(w≥99.5%,国药集团化学试剂有限公司),磷酸(w≥85%,国药集团化学试剂有限公司),赤磷(国药集团化学试剂有限公司),二乙胺(AR,国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 材料制备

有机胺石墨(N-NG)制备:称取12 g天然石墨粉,在N2气氛保护下,通入30 mL二乙胺(有机胺与N2体积比为2:98),在1 000°C煅烧2 h,冷却至室温后研磨得到有机胺石墨样品(N-NG)。

磷酸插层改性石墨(HPO-NG)制备:称取12 g天然石墨粉(NG),加入10 mL乙酸,2.4 g磷酸,均匀搅拌。置于水热釜中,180°C温度下反应12 h取出,于100°C烘干,在N2气氛保护下,通入30 mL二乙胺(有机胺与N2体积比为2:98),在1 000°C 煅烧2 h,冷却至室温后研磨,即得磷酸插层改性石墨(HPO-NG)。

磷插层改性石墨(P-NG)制备:称取12 g天然石墨粉,加入10 mL乙酸,2.4 g赤磷,均匀搅拌。置于水热釜中,180°C温度下反应12 h取出,于100°C烘干,在N2气氛保护下,通入30 mL二乙胺(有机胺与N2体积比为2:98),在1 000°C煅烧2 h,冷却至室温后研磨得到单质磷插层改性石墨(P-NG)。

1.3 结构表征

1.3.1 结构与形貌测试

在德国Bruker-AXS公司D8 ADVANCE衍射仪上进行X射线衍射(XRD)图的测定(CuKα,λ为0.154 18 nm,管电流为40 mA,管电压为40 kV,扫描范围为5°～90°,扫描步长为0.02°)。在日本HITACHI S 4800型扫描电镜上进行扫描电镜(SEM)分析,观察材料的表面结构。恒流充放电测试设备(武汉蓝电,LandCT-2001C),量程为

5 V/100 mA。

1.3.2 电化学性能测试

负极材料由样品、聚偏氟乙烯(PVDF,法国阿科玛761A)、导电炭黑(比利时特密高)以质量比91.6:6.6:1.8充分搅拌混合,涂布后于100°C烘干,压实密度为

(1.60±1.0)mg/cm3、切割成直径为16 mm的圆片待用。隔膜片用美国CELGARD 3501隔膜。电解液为1 mol/L的LiPFB6BDMC+EMC+PC (质量比为3:2:5)+VC(质量分数为1%)。对电极用天津中能锂业的锂片(厚度为1 mm,直径为19 mm)。正负极集流体均为惠州联合铜箔的9 mm铜箔。纽扣电池组装完毕后,静置18 h,然后再进行电化学性能测试,测试在室温下进行。

2.1 XRD分析

样品的XRD衍射图谱如图1所示,用Jade5.0分析软件对(002)衍射峰进行拟合可以得出其衍射角、半峰宽、晶面层间距、平均晶粒直径、衍射峰强度,以及平均晶格常数,数据见表1。N-NG(A)、PNG(B)、HPO-NG(C)3个样品在2θ分别为26.4°和54.5°处均出现了2个比较强烈的衍射峰,由文献[12]可知,两个衍射峰分别归属为石墨材料的(002)和(004)晶面,为典型的石墨结构。由图1分析可知,经过有机胺热处理的样品(样品A)和石墨嵌入化合物改性之后的石墨样品(样品B和C)基本的结构和物相组成均未发生改变。三个样品在2θ为10°左右处均未出现氧化石墨衍射峰,表明在高温过程中,样品A、B、C中未生成主要为C—O键的氧化石墨[12]。由表1可见,样品A、B、C(002)衍射峰处的强度依次递减,说明样品A、B、C的结晶程度依次降低。

从表1中可以看出,样品A、B、C的衍射角发生了明显的左移,并且晶面间距明显呈增大趋势,说明插层反应中磷原子和磷酸分子进入到了石墨内部,将石墨的内部层间距拉大;经过插层反应的样品B和C的半峰宽、平均粒径和平均晶格常数均比未进行插层反应的样品A小,这可能是因为磷和磷酸分别以元素和化合态的形式进入

到了石墨内部,使得样品B和C的半峰宽、平均粒径和平均晶格常数变小。

2.2 SEM分析

图2为样品的扫描电镜形貌分析。从图2可以看出,样品A、B、C基本都为椭球形,从SEM图上看,样品形貌基本相同,样品表面鳞片状层间均有剥落和裂纹。这可能是在高温过程中样品鳞片状结构遭到破坏,增大了石墨片层结构之间的间距,使石墨内部结构变得松散并且体积发生膨胀,从而有利于插层剂进入到石墨内部。

2.3 电化学性能分析

将样品A、B、C制成扣式半电池,测试其充放电容量和充放电效率。图3为样品的0.1C首周充放电曲线图,表2为样品首周充放电的具体数据。从表2中可以看出样品A、B、C的首次充电比容量分别为351.9 mA·h/g、335.6 mA·h/g、351.8 mA·h/g,首次充放电效率分别为84.9%、88.8%、88.6%。可以看出,经过磷和磷酸处理的石墨相对于仅仅用有机胺高温处理的样品首次充电比容量并没有提高,甚至样品B的比容量比样品A低。从表2可知,掺杂改性过的样品B、C的充放电效率高于仅包覆有机胺的样品A,并且首周的不可逆容量也低于样品A。

孟德祥等[13]认为,对应于石墨首次嵌锂过程的典型电压平台,0.75 V和0.25 V会有明显的电压平台。从图3中可以看出,3个样品在0.25 V处有比较明显的放电平台。0.75 V电压平台对应于电解液分解与固体电解质界面膜(SEI)的形成,3个样品在该平台不明显,可能是通入有机胺后在高温下分解在石墨表面形成一层薄的包覆层,阻止了电解液与石墨表面接触,减少了石墨表面SEI膜的厚度,降低了样品的不可逆容量。0.25 V电压平台对应于锂离子的嵌入反应。结合表2分析,样品B和C经过插层反应后,层间距增大,体积膨胀,为锂离子的嵌入和脱出提供了更宽的通道,降低了材料的不可逆容量。

将样品制成的半电池进行倍率测试,结果如图4所示。从图4中可以看出,样品A在大电流倍率下,充电容量衰减很快,容量保持率很低。样品B和C在大电流充电中,

容量保持率明显高于样品A。经过磷酸改性的样品C在1 C倍率下,充电容量为323.7 mA·h/g,容量保持率为92.0%;在5C倍率下充电容量为240.0 mA·h/g,容量保持率为68.2%。相对地,经过赤磷改性的样品B在1 C和5 C下的容量保持率为93.6%和60.4%。但是,在10 C倍率下,3个样品的容量保持率均比较低。从图4可知,经过插层改性的样品倍率性能得到了提高,磷酸作为插层剂比赤磷作为插层剂时的倍率性能更好。

磷酸及赤磷插层改性的天然石墨,磷原子和磷酸分子进入到了石墨内部,将石墨的内部层间距拉大,晶面间距增大,有利于锂离子的嵌入与脱出。高温处理过程能使石墨鳞片状结构遭到破坏,可能增大石墨片层结构的间距,使石墨内部结构变得松散并且体积发生膨胀,有利于插层剂进入到石墨内部。改性材料作为锂离子电池负极材料时,其首次充放电不可逆容量降低,并且大电流倍率性能得到了提高。然而改性后样品的首次充放电容量仍不理想,后期应该着重解决材料的循环性能。另外,还需继续研究插层剂与石墨原料的配比关系,以期获得性能更好的材料。

【相关文献】

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[4]PARK M S,LEE J,LEE J W,et al.Tuning the surface chemistry of natural graphite anode by H3PO4and H3BO3treatments for improving electrochemical and thermal

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[6]张静,郑永平,邹麟,等.GIGs技术改性包覆天然鳞片石墨的研究[J].电池,2006,36:257-259.

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[13]孟德祥,张俊红,王妍妍,等.天然石墨负极的改性研究[J].化学学报,2012,70:812-816.

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石墨烯的制备及电化学性能研究

目录 摘要............................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... I I 1 引言 (1) 1.1 石墨烯的制备 (2) 1.1.1 机械剥离法 (2) 1.1.2 电化学剥离法 (2) 1.1.3 化学气相沉积法 (3) 1.2 石墨烯电极材料的制备 (5) 1.3 石墨烯电极材料电化学性能测试 (5) 2 实验部分 (6) 2.1 实验试剂 (6) 2.2 实验仪器 (6) 2.3 RHAC和GQDs的制备 (6) 2.4 RHAC-GQDs的制备 (6) 2.5 电极制备和电池组装 (7) 3 结果和讨论 (8) 3.1 分析了RHAC的比表面积和孔隙结构 (8) 3.2 GQDs的拉曼光谱和荧光光谱分析 (8) 3.3 红外光谱分析 (8) 3.4 XRD分析 (8) 3.5 扫描电镜分析 (9) 3.6 循环伏安法测试分析 (9) 3.7 恒流充放电试验分析 (9) 3.8 电化学阻抗分析 (10) 4 结论与展望 (12) 4.1 结论 (12) 4.2 主要创新点 (12) 4.3 展望 (12) 参考文献 (13) 致谢............................................................................................ 错误!未定义书签。

负极材料

、负极： 杉杉、BTR、长沙海容（摩根）、汕头诚翔、湖南辉宇、青岛大华、远东、弘光、红顶、金卡本、瑞富特、华容、斯诺、湖南星光、余姚宏远、北京创亚、佛山三高、大阪石墨、长沙星城、金润、江苏镇江华邦能源材料有限公司 目前在国内，负极材料领先企业主要包括深圳贝特瑞、上海杉杉和长沙海容。而在球范围内，负极材料的市场份额主要集中在日本日立、日本精工碳素、JFE日本钢铁、三菱、中国宝安-贝特瑞、杉杉股份6大厂家 这类材料要求具有：①在锂离子的嵌入反应中自由能变化小；②锂离子在负极的固态结构中有高的扩散率； ③高度可逆的嵌入反应；④有良好的电导率；⑤热力学上稳定同时与电解质不发生反应。目前，研究工作主要集中在碳材料和其它具有特殊结构的化合物。 锂电池负极材料大体分为以下几种： 第一种是碳负极材料： 目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。 第二种是锡基负极材料： 锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。 第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料，目前也没有商业化产品。 第四种是合金类负极材料： 包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金，目前也没有商业化产品。 第五种是纳米级负极材料：纳米碳管、纳米合金材料。 第六种纳米材料是纳米氧化物材料：目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面，极大的提高锂电池的冲放电量和冲放电次数。

二氧化锰-三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能共3篇

二氧化锰-三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能共3篇 二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能1 二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能 随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，新型高性能电化学储能设备受到越来越广泛的关注。二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料作为一种新型的电化学储能材料，具有较高的比电容和循环性能，在超级电容器和锂离子电池中都有广泛的应用。本文主要介绍二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料的制备与电化学性能。 一、制备方法 二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料的制备一般采用两步法，首先制备石墨烯泡沫材料，再利用化学气相沉积技术将二氧化锰负载在石墨烯泡沫材料表面，最终得到二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料。 1. 制备石墨烯泡沫材料 制备石墨烯泡沫材料的方法有多种，如化学气相沉积法、物理气相沉积法、化学氧化还原法等。本文介绍一种干法化学剥离法制备石墨烯泡沫材料的方法。

将天然石墨在高温下处理，使其表面产生氧化物，然后将氧化后的天然石墨和聚乙烯醇溶液混合，并通过超声波剥离得到石墨烯泡沫材料。最后将石墨烯泡沫材料热处理，得到具有三维结构的石墨烯泡沫材料。 2. 负载二氧化锰 将制备好的石墨烯泡沫材料浸泡在含有二氧化锰前体溶液的乙醇中，然后通过化学气相沉积技术将二氧化锰沉积在石墨烯泡沫材料表面。最终得到二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料。 二、电化学性能 二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料的电化学性能一般通过循环伏安法、电化学阻抗谱等测试手段进行测试。 1. 循环伏安法测定 循环伏安法是一种常用的电化学测试方法，可以用于测试电化学反应的物理化学特性和电化学反应动力学特性。将测试样品放置于电极中，在特定电位范围内进行循环伏安扫描，记录扫描图像。通过扫描图像可以获得电极的片儿式容量、比电容、电化学反应动力学特性等数据。 2. 电化学阻抗谱测试 电化学阻抗谱测试是一种可以获得电极电化学行为信息的测试

石墨烯具有高导电性和良好的柔韧性 (修复的)

石墨烯（人类目前最强的功能材料）是目前已知的最薄最轻的一种材料，单层的石墨 烯只有一个碳原子的厚度（3.4Å）。 导电性极强：石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速 的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。 超高强度：石墨（由石墨烯一层一层摞起来的）是矿物质中最软的，但被分离成一个碳原子厚度的石墨烯后，性能则发生突变，其硬度金刚石还高，却又拥有很好的韧性，且可以弯曲。瑞典皇家科学院在颁布2010年诺贝尔物理学奖的时候曾这样比喻其强度：利用 单层石墨烯制作的吊床可以承载一直4Kg的兔子。这样可以估算，如果将多层石墨烯叠放在一起，使其厚度与食物保鲜膜相同的话，便可以承载一辆2吨重的汽车。 超大比表面积：由于石墨烯的厚度只有一个碳原子厚，即3.4Å ，所以石墨烯拥有超大 的比表面积，理想的单层石墨烯的比表面积能够达到 2630 m2/g，而普通的活性炭的比表 面积为 1500 m2/g，超大的比表面积使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。 1.石墨烯基处理器运行速度将达 1000GHz 多晶硅目前已经成为半导体产业的基础原料，被大量应用于集成电路。随着制作工艺的不断提升，目前硅基芯片的运行速度已经达到了 GHz的级别。随着技术的不断进步，对于计算机运行速度的要求也不断提高，目 前的硅基集成电路的发展受到了本身材料的限制，在室温下硅基处理器的运行速度达到 4-5GHz 后就很难在继续提高。 石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率（即载流子在电场作用下运动速度快慢的量度），是一种性能非常优异的半导体材料，电子在石墨烯中的运行速度能够达到光速的 1/300，要比在其他介质中的运行速度高很多，而且只会产生很少的热量。使用石墨烯作 为基质生产出的处理器能够达到 1THz（即1000GHz）。石墨烯未来很可能成为硅的替代者，成为半导体产业新的基础材料。代替硅生产超级计算机。 2. 石墨烯提升锂离子电池性能 锂离子电池已经成为当前用途最广泛、前景最广阔的电池能源，其结构由正极、负极、隔膜和电解液组成。锂离子电池实际上是一种锂离子浓度差电池。充电时，锂离子从正极脱出，经过电解质嵌入到负极，锂离子从浓度高的正极迁移到浓度低的负极。电子由外电路从正极供给负极，以确保电荷的平衡。放电时，锂离子从负极脱出，经过电解液嵌入到正极，锂离子从浓度高的负极迁移到浓度低的正极，电子由外电路从负极供给正极，以确保电荷的平衡，在放电的过程中，电子在经过外电路时会做功。 锂离子电池负极材料经历了从焦炭类碳材料到石墨类碳材料的发展，电池的性能 得到了大幅的提升，石墨类碳材料目前已经成为最主流的负极材料。碳材料根据其结构 特点可以分为石墨化炭、无定形炭和石墨炭。石墨烯作为一种从石墨中分离出来的新型碳质材料，加入到锂离子电池中能够大幅提高导电性。而且实验表明，将石墨烯应用于锂离

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第三章：负极材料的制备与性能改进策略 负极材料通常采用石墨和硅基材料。石墨是最常用的负极材料，具有稳定的循环性能和较高的放电容量。硅基负极材料具有更高 的理论比容量，但是由于硅的膨胀引起的体积变化导致循环性能 下降。因此，改进硅基负极材料的稳定性和循环寿命是当前的研 究热点。目前的研究主要包括使用纳米材料、二维材料来减小硅 基负极材料的体积变化，并采用包覆层和导电剂的策略来提高材 料的循环性能。 第四章：电解质的制备与性能改进策略 电解质是锂离子电池中起到离子传递载体作用的关键组件。电 解质要求具有较高的离子导电率和化学稳定性。目前常用的电解 质包括有机电解质和固态电解质。有机电解质通常采用的是碳酸酯、聚合物和离子液体等材料，但其易燃、挥发和化学稳定性较 差等缺点制约了锂离子电池的安全性和循环寿命。因此，研究和 开发更安全、稳定的固态电解质是目前的重要方向。 第五章：锂离子电池性能改进策略的展望 当前，锂离子电池的材料制备和性能改进策略已取得了许多重 要进展，但仍面临一些挑战。未来的研究重点将聚焦于高比能量 正负极材料的设计与制备、电解质的稳定与安全性改进、负极材

石墨作为锂离子电池负极材料的优缺点分析

石墨作为锂离子电池负极材料的优缺点分析 随着智能设备、电动汽车等电子产品的不断发展，锂离子电池作为一种重要的蓄电器件已经得到了广泛的应用。而在锂离子电池中，负极材料是影响电池性能的关键因素之一。近年来，石墨作为一种锂离子电池负极材料已引起了广泛的关注。本文将从石墨作为锂离子电池负极材料的优缺点进行分析。 一、石墨作为锂离子电池负极材料的优点 1. 成本低廉：石墨作为一种普遍存在的材料，其成本非常低廉，对于大规模商业生产来说，能够有效地控制成本，保证锂离子电池的价格合理。 2. 寿命长：与其他材料相比，石墨的使用寿命相对较长。石墨能够保持较长时间的电荷和放电周期，因此能够有效地增加电池的使用寿命。 3. 重量轻：石墨具有非常轻的密度，相对于其他材料，石墨的重量非常轻，因此能够有效地改善电池的总重量，提高整个系统的效率。 4. 稳定性好：石墨具有很高的化学稳定性，对于一些化学试剂的侵蚀能力很强。因此，在锂离子电池中作为负极材料具有良好的稳定性。 5. 循环性能好：由于石墨材料的结构比较稳定，因此能够很好地重复进行电荷与放电过程，在长时间的使用过程中，石墨负

极还能够保持良好的性能。 二、石墨作为锂离子电池负极材料的缺点 1. 石墨具有很低的比容量：由于石墨的比容量相对较低，放电容量也相对较小，因此在锂离子电池的实际应用中，相对于其他材料，石墨的容量表现不如其他材料。 2. 对锂离子扩散的限制：由于石墨的晶格结构，其微结构比较紧密，限制了锂离子的扩散速度。当电池需要在短时间内快速充放电时，石墨材料的限制就会显得比较明显。 3. 石墨潜在的危险性：在长时间的使用过程中，经过了多次的充放电过程，石墨材料可能会发生焦化现象，导致石墨的电导率降低，从而对电池性能产生不良影响。 4. 需要保持高纯度：石墨作为电池负极材料，需要很高的纯度，否则会影响电池的实际性能。因此，石墨材料需要在制备过程中更加严格地控制成分和形貌。 综上所述，虽然石墨在锂离子电池负极材料中拥有许多优点，如成本低、稳定性好等等，但其也存在不少缺点，如比容量低、对锂离子扩散的限制等等。因此，在选择材料的时候，需要根据具体的应用场景进行选择，综合考虑各方面的因素，以求达到最佳的电池性能和成本控制。三、针对石墨材料的优缺点进行改进 针对石墨材料的优缺点分析，研究者们在石墨材料的制备、改

电极材料的制备工艺及其应用研究

电极材料的制备工艺及其应用研究 电极材料是电化学能量存储和转换系统中的关键材料，它们的性能直接影响着 电池的性能和寿命。因此，电极材料的制备工艺及其应用研究一直是电池领域的研究热点之一。 一、电极材料的种类 电极材料的种类繁多，不同种类的电极材料具有不同的结构和性能，适用于不 同的电池类型和应用场景。目前常见的电极材料主要有石墨、锂离子电池正极材料、锂离子电池负极材料、钠离子电池材料、锌空气电池材料等。 二、电极材料的制备工艺 电极材料的制备工艺对电极材料的性能有着至关重要的影响。下面我们就以石 墨和锂离子电池正极材料为例，简单介绍一下它们的制备工艺。 1. 石墨的制备工艺 石墨是一种重要的电极材料，主要用于干电池、锌空气电池、燃料电池等方面。它的制备工艺主要包括： （1）原材料的准备：石墨的制备原料主要是天然石墨或人造石墨。天然石墨 的纯度高，但价格昂贵；人造石墨则可以根据需要进行掺杂和改性。此外，还需要添加一些辅助剂，如粘结剂、填充剂、导电剂等。 （2）混合：将原材料和辅助剂混合均匀。 （3）成型：将混合物压制成一定形状。 （4）烧结：将成型物进行高温烧结，使其形成石墨结构。 2. 锂离子电池正极材料的制备工艺

锂离子电池正极材料是锂离子电池中的重要组成部分，主要负责储存和释放正极电荷。现阶段常用的锂离子电池正极材料有三种类型：钴酸锂、三元材料和锰酸锂。制备这三种材料的工艺均大致相同，其主要步骤如下： （1）原材料的准备：制备钴酸锂材料需要用到氢氧化钴；制备三元材料需要用到氢氧化钴、氢氧化镍和氢氧化锰；制备锰酸锂需要用到氧化锰和碱金属氢氧化物。 （2）混合：将原材料按一定配比混合均匀。 （3）钝化：将混合物在高温下与氧气或其他氧化剂作用，钝化表面活性，使其不被电解液侵蚀。 （4）成型：将钝化后的混合物压制成一定形状。 （5）烧结：将成型物在高温下烧结，使其形成合适的晶体结构并提高其电导率。 三、电极材料的应用研究 电极材料的应用研究是电池技术进步的关键。随着新型电池的不断涌现，各种电极材料的应用研究变得更加复杂和多样化。下面我们以钠离子电池为例，简单介绍一下电极材料的应用研究。 钠离子电池是一种新型电池，在锂离子电池中未开垦的领域中显示出了巨大的应用潜力。钠离子电池利用钠离子在电解质溶液中的运动进行电荷输送，具有低成本、易得到、环保等优点，可以替代锂离子电池应用于能量储存、跨越电网和智能家居等领域。而作为钠离子电池的重要组成部分，钠离子电池的电极材料的研发和应用也是目前钠离子电池领域的一个重要方向。 钠离子电池的正极材料是钴酸钠、锰酸钠等化合物，负极材料是石墨。钠离子电池关键的性能指标是电池在充放电循环过程中的稳定性和容量保持率。因此，钠离子电池的正负极材料需要具有优秀的结构稳定性、电化学性能和循环寿命。在钠

锂离子电池低温放电负极材料及其电性能研究

锂离子电池低温放电负极材料及其电性能研究 崔航;刘东任;汪颖 【摘要】用填充及表面包覆方法对多孔的天然石墨(NG)进行改性处理,制备了致密、高硬度的石墨材料,并对其电性能进行了研究.此种处理方式增大了扩散系数,从而提高低温放电容量.分析表明,改性后的石墨材料具有非常好的电池低温放电性能.-20℃放电容量保持率可达到70％以上,而常规的天然石墨低温放电保持率仅有43％.此 种低温放电的锂离子电池负极材料,将拓展锂离子电池的应用范围,有着显著的潜在 经济效益. 【期刊名称】《东莞理工学院学报》 【年(卷),期】2015(022)005 【总页数】4页(P69-72) 【关键词】低温石墨;放电容量;改性NG扩散系数;电荷转移电阻 【作者】崔航;刘东任;汪颖 【作者单位】东莞新能源科技有限公司,广东东莞523808;东莞新能源科技有限公司,广东东莞523808;东莞新能源科技有限公司,广东东莞523808 【正文语种】中文 【中图分类】O646.21 随着便携式电子设备，如手机、数码相机、笔记本电脑、MP3、MP4等的日益普及，对相应的供电电源提出了更高的要求。锂离子电池具有安全性能好、能量密度高、重量轻、寿命长、自放电低等优点，被广泛应用于移动电子数码产品中。但是，

在低温下锂离子电池的放电性能表现就不尽如人意[1]。这是因为电池在低温充放 电时，受锂离子迁移速度慢的影响，导致电池的放电容量和循环寿命等电性能明显恶化，限制了锂离子电池的应用范围。 锂离子电池的工作温度一般为-20～60 ℃，在更低温度下，如-40 ℃时，电池的放电容量只有室温时的12 %。影响电池低温容量的原因主要有：①电解液的传输性能差[2-3]；②充电过程中由于金属锂的沉积导致电解液的分解[4-7]；③Li+在石 墨负极中的扩散速度慢[7]。目前还没有一种能超低温放电，且性能平稳且循环性 能优良的锂离子电池负极材料，从而降低了锂离子电池的使用面，阻碍了锂离子电池行业的更好发展。 负极材料是锂离子电池的关键材料之一。Smart等人[5]的影响下，低温研究主要 着重在负极上。对于低温性能好的负极材料制备，目前还没有报道。影响较大的一个因素是低温下锂离子的固相扩散。对于比较致密的材料，固相扩散系数比较大。本文为提高锂离子电池低温放电性能，从这一点出发制备高致密的锂离子电池负极材料。由于天然石墨是目前应用较多的负极材料，天然石墨的结构完整，嵌锂位置多，所以容最较高，是非常理想的锂离子电池负极材料，因此我们制备了高致密的天然石墨。 1.1 试剂及制备方法 称取2 g 石墨粉(>99.5%), 在高速球磨机中，球磨24 h；天然石墨表面层被破坏，露出天然石墨内部的多孔结构；将球磨后的天然石墨均匀分散在煤沥青、四氢呋喃和丙酮组成的混合溶液中，所述天然石墨与所述混合溶液的质量比为65︰35，混合溶液中，煤沥青的质量百分比为15 %，四氢呋喃和丙酮的体积比为10︰1。将四氢呋喃和丙酮蒸发掉后，在氩气流保护下于950 ℃热处理18 h；经过此步骤，天然石墨中小于10 nm的孔都被焦炭(煤沥青热处理而成)填满，使得天然石墨的 孔隙率减小，得到致密的结构。在1 100 ℃下，用化学气相沉积法将液态丙烷转

锂电池负极材料人造石墨生产工艺详解(一)

锂电池负极材料人造石墨生产工艺详解(一) 锂电池负极材料人造石墨生产工艺 引言 锂电池作为一种广泛应用于移动电子设备、电动车辆等领域的高性能能源储存设备，其性能的提升一直是科技创新的重点。人造石墨作为锂电池负极材料的关键组成部分，其制备工艺直接影响着锂电池的性能和寿命。本文将介绍一种资深创作者所研究的锂电池负极材料人造石墨生产工艺。 工艺流程 1. 原料准备 •石墨矿石：选择高纯度、低含杂质的天然石墨矿石作为原料。•碳源：使用高纯度的石墨粉末作为主要碳源。 •添加剂：根据需要，可以加入一些助剂或改性剂，用于调节石墨的晶体结构和电化学性能。 2. 研磨预处理 将石墨矿石研磨成细粉末，通过特定的研磨装置将石墨晶体破碎成小颗粒，提高石墨的比表面积和离子扩散速度，从而提高石墨的电化学性能。

3. 混合制浆 将研磨后的石墨粉末与碳源粉末按照一定的配比混合，并加入适 量的溶剂，制成石墨浆料。混合工艺需要保证石墨粉末和碳源粉末的 均匀分散，以及浆料的流动性和黏度的调节。 4. 涂布成膜 将石墨浆料涂布到导电铜箔或其他导电基片上，形成一层均匀且 致密的薄膜。涂布工艺需要控制涂布的厚度、速度和涂布质量的均匀性，以确保最终产品的一致性。 5. 烘干固化 将涂布好的石墨薄膜进行烘干和固化处理，使其得到稳定的物理 结构。烘干过程中要控制温度和时间，避免过度烘干或不充分烘干导 致负极材料的性能下降。 6. 热处理和成型 通过高温热处理和成型，使石墨薄膜的晶体结构发生相应的改变，提高其电化学性能。热处理工艺需要根据具体需要进行温度和时间的 控制，确保石墨的结晶度和导电性能达到预期要求。 7. 检测和质量控制 对生产出的人造石墨进行一系列的质量检测，包括电化学性能测试、表面形貌观察等，以确保产品的质量和性能符合要求。同时，建 立完善的质量控制体系，对每一道工序进行严格的监控和管理，确保 生产过程的稳定性和一致性。

高性能天然石墨负极材料生产及应用开发方案(二)

高性能天然石墨负极材料生产及应 用开发方案 一、实施背景 随着全球能源结构的转变，锂电池作为绿色、可再生的能源载体，在电动汽车、移动设备等领域的需求日益增长。其中，石墨负极材料作为锂电池的关键组成部分，其性能直接影响到锂电池的能量密度、充放电速率和循环寿命。中国作为石墨资源大国，拥有得天独厚的优势。然而，当前市场上主流的石墨负极材料存在一些性能上的瓶颈，如容量衰减快、充电速度慢等问题，难以满足新一代锂电池的高性能需求。因此，对高性能天然石墨负极材料的生产及应用开发具有极其重要的战略意义。 二、工作原理 高性能天然石墨负极材料主要通过以下工作原理实现其优良性能： 1.物理结构：天然石墨具有层状结构，每一层由碳原子组 成，层与层之间通过范德华力相互作用。这种层状结构

有助于锂离子在充电/放电过程中的快速嵌入/脱出，从而提高了充放电速率。 2.电化学性质：天然石墨具有高导电性和良好的化学稳定 性，这使得它在锂电池中具有优异的循环寿命和稳定的性能。 3.纳米结构：通过先进的制备技术，可以将天然石墨制备 成纳米级结构，进一步提高了其电化学性能。 三、实施计划步骤 1.资源获取：从石墨矿中提取天然石墨，确保原材料的充 足供应。 2.精细加工：通过化学或物理方法对天然石墨进行改性处 理，提高其电化学性能。 3.规模生产：建立生产线，实现天然石墨负极材料的规模 化生产。 4.测试与验证：对生产出的负极材料进行严格的电化学性 能测试，确保其满足高性能锂电池的需求。 5.技术推广：与锂电池制造商合作，提供技术支持和解决 方案，推动天然石墨负极材料的应用。 四、适用范围 该开发方案适用于以下领域： 1.电动汽车：高性能天然石墨负极材料可以提高电动汽车 的续航里程和充电速度。

动力电池石墨负极材料制备工艺流程 (2)

动力电池石墨负极材料制备工艺流程 1. 简介 动力电池是现代电动汽车的核心组件之一，石墨负极材料是动力电池中的重要组成部分。其性能和制备工艺直接影响电池的性能和寿命。本文将介绍动力电池石墨负极材料的制备工艺流程，并对每个步骤进行详细说明。 2. 材料准备 2.1. 石墨原料选择 石墨负极材料的制备需要选取高纯度、适当粒径分布的石墨原料。常用的石墨原料有天然石墨、人造石墨、石墨烯等。根据电池设计要求和成本考虑，进行适当的选择。 2.2. 混合料配方 根据电池设计要求确定石墨负极材料的混合料配方。混合料中一般包含石墨原料、粘结剂、导电剂和添加剂等。不同的配方会对材料的电导率、比容量等性能产生影响。

3. 制备工艺流程 3.1. 石墨预处理 石墨原料进入石墨预处理环节，主要包括石墨粉碎和石墨 表面处理两个步骤。石墨粉碎是将原料进行粉碎、研磨，使其颗粒大小和分布满足工艺要求。石墨表面处理是对石墨表面进行处理，以提高石墨负极材料的电化学性能。 3.2. 混合料制备 将经过预处理的石墨原料与粘结剂、导电剂和添加剂按照 一定的配方比例进行物料称量，然后放入混合机中进行混合。混合时间和混合强度需要根据具体情况进行调整，以保证混合后的材料均匀性。 3.3. 粉末湿混合 将混合料与适量的溶剂或水进行湿混合。在湿混合过程中，通过溶剂分散使混合料颗粒均匀分布，并形成具有一定流动性的糊状物料。湿混合时间、溶剂使用量需根据具体情况进行调整。

3.4. 成型 湿混合物料经过过滤、干燥等处理后，进入成型工艺环节。常见的成型方法有压片法和浸渍法等。压片法将湿混合物料通过一定压力进行压制，形成片状石墨负极材料。浸渍法是将湿混合物料浸泡在溶液中，使其吸附溶液，然后经过干燥得到石墨负极材料。 3.5. 烘干和热处理 成型后的石墨负极材料需要进行烘干和热处理，以提高材 料的电导率和结构稳定性。烘干过程中，将成型的石墨负极材料置于恒温箱中，通过恒温干燥去除残留的溶剂，使材料充分干燥。热处理过程中，将干燥后的石墨负极材料在高温条件下进行热处理，促使其在晶体结构上发生相应变化。 3.6. 成品检测 经过以上几个步骤的制备后，得到的石墨负极材料需要进 行成品检测。常见的检测项目有比容量、电导率、循环寿命等。根据检测结果，对制备工艺进行优化和调整。

石墨烯的制备方法及其性能研究

石墨烯的制备方法及其性能研究 摘要：石墨烯是近几年发展起来的非常有潜力的一种新型碳材料，其厚度只有0. 335 nm，具有优异的物理和化学性能，引起了科学家们的广泛关注。近来石墨烯制备方法的研究取得了很大的发展，出现了许多关于石墨烯制备的新工艺。大量引用近几年的参考文献，综述了石墨烯的结构和性能并介绍了一些制备方法，主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化一还原法以及液相分散法等。旨在针对石墨烯的制备工艺，分析比较了各种制备方法的优缺点，并对未来应用领域的发展趋势进行了展望。 关键词：石墨烯；结构；性能；制备方法 近些年来，碳纳米材料一直是纳米科技领域中的重要研究的课题。1985年发现的富勒烯和1991年发现的碳纳米管，均已成为零维和一维碳纳米材料的经典代表，这些都引发了世界范围的研究热潮。直到2004年，Geim等采用机械剥离法获得了单层石墨烯并发现其独特电子学特征，又一次引起了科学界对石墨烯的研究热潮。随后研究人员又采用机械剥离法、氧化还原方法、化学气相沉积法、溶剂热法、外延生长法、电还原法、有机合成法、液相分散法等方法合成了石墨烯，这些方法的使用方便了人们对其结构、性能及应用进行深入的研究，并逐步解开石墨烯神秘的谜底。 英国曼切斯特大学的Geim课题组利用极其简单的胶带剥离石墨的方法第一次制备出了稳定的高品质的单层和少数几层石墨烯。2005年，Geim和Kim两个课题组在《Nature》杂志上均报道了石墨烯独特的电子性质，从此石墨烯因其独特的力学、电学、光学、热学等性质引起了全世界范围内对这一材料的理论研究与实验探索。石墨烯的发现不仅突破了原有的二维原子晶体不能存在的思维定式，激发了其他二维材料的研究，而且填补了碳材料家族中一直缺失的二维成员，进而形成了从零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯到三维金刚石和石墨的完整体系（图1）。2010年首次制备出石墨烯的两位科学家Geim和Novoselov荣获诺贝尔物理学奖，表彰了他们在研究石墨烯中所做的创新性研究。 l 石墨烯的结构及性能 1.1 石墨烯的结构 石墨烯的理论厚度为0.335 nm，是其他各维材料的基本组成单位。单层石墨烯是单原子层紧密堆积的二维晶体结构，而石墨烯并不是理想的平面结构，碳原子以六元环形式周期性排列于石墨烯平面内。一维碳纳米管可以看作是卷成圆筒状的石墨烯。石墨烯六角网面之间通过丌电子相互作用形成三维体相石墨，所以石墨具有层状结构，并呈各向异性。石墨烯所具有的独特的电子结构决定了其优异的电学性能。研究表明石墨烯的电子迁移率随载流子浓度和温度的变化很小，只受石墨烯内部的缺陷和本身晶格震动所造成的散射影响。石墨烯是零带隙半导体，具有独特的载流子特性和特殊的线性光谱特征，所以单层石墨烯的电子结构

球形石墨和石墨负极材料

球形石墨和石墨负极材料 全文共四篇示例，供您参考 第一篇示例： 球形石墨是一种石墨晶体的形态，具有球形结构和优异的性能， 在电池领域中被广泛应用。而石墨负极材料作为球形石墨的一种类型，在锂离子电池等领域也发挥着重要的作用。本文将介绍关于球形石墨 和石墨负极材料的相关知识。 球形石墨是指其晶体结构呈现球形形状，通常具有较高的晶体度 和导电性能。球形石墨的制备方法包括化学气相沉积法、热解法等。 其优点在于颗粒度均匀、比表面积大、导电性能好等特点，适合用于 制备高性能电池材料。球形石墨在电池应用中主要用作导电剂和导电 填料，能够提高电池的导电性能和循环寿命。 石墨负极材料是指以石墨为主要成分的负极材料，用于锂离子电 池等电池系统中。石墨负极材料具有良好的导电性能和循环稳定性， 能够有效地提高电池的能量密度和循环寿命。石墨负极材料的制备方 法主要包括机械球磨法、化学气相沉积法等，制备出的石墨负极材料 具有粒径小、比表面积大、结构均匀等特点。 在锂离子电池中，石墨负极材料通常用作锂离子的储存载体，能 够稳定地吸附和释放锂离子，从而实现电池的充放电过程。与其它负 极材料相比，石墨负极材料具有较高的比容量和循环寿命，能够满足

电池在高功率、长循环寿命等方面的要求。石墨负极材料还具有较高的开路电位和很好的化学稳定性，能够保证电池的安全性和稳定性。 在实际应用中，石墨负极材料的性能对电池的整体性能有着重要影响。研究人员在石墨负极材料的制备和性能调控方面进行了广泛的研究。他们通过调控石墨负极材料的粒径、结构和表面性质等参数，来提高其电化学性能和循环稳定性。石墨负极材料的改性也成为了研究的热点，例如利用碳包覆、导电聚合物包覆等方法来改善其电子传输性能和循环寿命。 球形石墨和石墨负极材料在电池领域中具有重要的应用价值。它们的特殊结构和优异性能为电池的性能提供了重要保障，也为电池的进一步发展提供了有力支撑。随着科技的不断进步和人们对高性能电池材料需求的增加，相信球形石墨和石墨负极材料在未来将会有更广泛的应用和发展。 第二篇示例： 球形石墨是一种具有特殊结构和优异性能的碳材料，由于其独特的球形微观形态和特殊的化学成分，已经被广泛应用在能源领域的石墨负极材料中。石墨负极材料是锂离子电池中的重要材料，其性能对电池的循环寿命、充放电速率、安全性等方面具有重要影响。在锂离子电池中，石墨负极材料的作用是储存和释放锂离子，因此其电化学性能是决定整个电池性能的关键因素之一。

电池实验报告参考

整个过程的基本思路：①对石墨的进行改性研究；②制备电极及电池组装；③ LAND→ 测试材料的充放电比容量，充放电比能量，循环性能，充放电曲线等；④循环伏安→ 测试材料的可逆性能；⑤粉末XRD → 测试材料的晶体情况，石墨材料的石墨化程度等；⑥扫描电镜→ 材料表面的形貌结构，及颗粒的分布；⑦ IR、Raman → 添加物与原材料的作用及其在加热过程的分解情况； 意义 随着世界经济的不断发展，能源问题已成为社会发展的核心问题，极大地影响人们的生活方式，世界经济，环境和人类健康。寻找稳定、清洁的能源满足我们日益增长的能源需求是现代社会面临的最大挑战之一。研究和发展清洁、可再生能源是目前世界关注的焦点。锂离子电池并非尽善尽美，它还存在一些缺点，例如成本还比较高，低温时放电率也还不高。但从工艺研究和改进的发展趋势看，锂离子电池的优势日益明显。 锂离子电池主要由正负极材料、隔膜、电解液等组成。一般而言，负极材料是锂离子电池中较关键的部分，直接决定了电池的脱嵌锂性能等。此，负极材料性能的改善对提高锂离子电池的性能起着非常重要的作用。负极材料多采用石墨。我国拥有丰富的天然石墨资源，价格便宜，由于放电平台低，故需要对其进行改性研究。目前的改性方法主要有：机械球磨法、表面氧化处理、表面包覆改性、掺杂改性处理。天然石墨具有比容量高、充放电曲线平坦及廉价等优点，是一种理想的锂离子电池碳负极材料; 锂离子电池优点：(1) 工作电压高；(2) 能量密度高；(3) 超长寿命；(4) 安全性能较金属锂负极电池的好，自放电小；(8) 输出比功率大；(9) 无需维护保养，残留容量测试比较方便。无记忆效应，环境友好。 缺点：(1) 成本高，(2) 必须配备过充电保护电路防止电池过充电，过充电会导致碳负极中过量嵌入的锂离子永久固定于晶格中，无法再释放，而缩短电池寿命。 (3) 当锂离子电池作为大型电源应用时（如电动汽车电源），安全性仍然是目前最为担心的问题。 与其优点相比，这些缺点不会成为阻止其商业化的主要问题，特别是用于一些高科技高附加值的产品中，因此应用范围非常广泛。

石墨负极材料工艺

石墨负极材料工艺 石墨作为一种常用的负极材料，广泛应用于锂离子电池、超级电容器等电化学储能设备中。石墨负极材料工艺是指将石墨原料加工成能够满足电池性能要求的负极材料的一系列步骤。本文将从石墨原料的选择、石墨材料的制备、石墨负极电极片的制备以及石墨负极材料工艺的优化等方面进行探讨。 首先，石墨负极材料的工艺开始于原料的选择。石墨原料通常采用天然石墨或人工石墨。天然石墨中的结晶度较高，电化学性能较好，但价格较高；而人工石墨具有较低的结晶度和较差的电化学性能，但价格相对便宜。在实际选择中，需根据应用要求和经济因素来选择合适的石墨原料。 其次，石墨材料的制备是石墨负极材料工艺的核心环节。石墨材料制备主要包括石墨粉体的制备和石墨颗粒的改性两个步骤。石墨粉体的制备通常采用机械研磨、化学氧化还原或高温碳化等方法。在石墨颗粒改性方面，常用的方法包括石墨粉体与聚合物或其他添加剂的混合，通过机械挤压、涂覆、滚压等工艺将石墨粉体均匀分散到添加剂中。 接下来是石墨负极电极片的制备。石墨负极电极片制备主要包括浆料制备、涂覆及干燥、烧结等工艺步骤。浆料制备是将石墨粉体与导电剂等添加剂混合后，通过分散、搅拌等方法制备成均匀的浆料。涂覆及干燥是将浆料均匀涂布在当前极材料（通常是铜箔）上，并通过烘干去除溶剂，形成一层均匀的石墨负极膜。烧结是将电极片在高温下进行烧结处理，使石墨颗粒相互融合，增加电极的机械稳定性和导电性能。 最后是石墨负极材料工艺的优化。石墨负极材料的优化主要在于提高其比容量、循环寿命和环境适应性。其中，提高比容量的方法包括优化石

墨材料的结构和形貌，增加石墨层间的锂离子扩散速率；提高循环寿命的方法主要是通过控制石墨表面的氧化程度，减少电解液中的溶解物，减缓电池的容量衰减；增强环境适应性的方法包括改进石墨的稳定性，提高其在不同温度和湿度条件下的电化学性能。 综上所述，石墨负极材料工艺是将石墨原料加工成满足电池性能要求的负极材料的过程。这一工艺涉及到石墨原料的选择、石墨材料的制备、石墨负极电极片的制备以及石墨负极材料工艺的优化等多个方面。通过优化工艺参数和改进制备方法，可以提高石墨负极材料的电化学性能，满足不同应用场景对电池性能的需求。

kim等对石墨材料端面镍掺杂和表面沉积无定形sio2涂层来提升石墨负极的动力学

kim等对石墨材料端面镍掺杂和表面沉积无定形sio2涂层来提升石墨负极的动力学 石墨材料端面镍掺杂和表面沉积无定形SiO2涂层是提升石墨负极动力学性能的有效方法之一。本文将深入探讨这一主题，首先从石墨材料的基本性能和动力学特性入手，然后分析镍掺杂和SiO2涂层对石墨负极动力学性能的影响，最终结合个人观点和理解进行总结和回顾。 一、石墨材料的基本性能和动力学特性 石墨作为锂离子电池中常用的负极材料，具有良好的导电性和循环稳定性。然而，传统石墨材料在锂离子的嵌入/脱嵌过程中存在着动力学性能不足的问题，例如低容量、高电阻和循环性能下降等。提升石墨负极的动力学性能成为当前研究的热点之一。 二、镍掺杂对石墨负极动力学性能的影响 镍是一种常见的过渡金属元素，其掺杂能够有效改善石墨材料的电导率和锂离子嵌入/脱嵌动力学。研究表明，适量的镍掺杂能够显著提高石墨负极的比容量和循环性能，减少电阻和极化效应，从而提升电池的整体性能。镍掺杂还能够促进石墨材料与锂离子之间的电子传输，降低锂离子在石墨材料中的扩散阻抗，进而提高动力学响应速度。 三、无定形SiO2涂层对石墨负极动力学性能的影响

无定形SiO2涂层作为一种常用的表面修饰材料，能够有效改善石墨材料的界面稳定性和电化学性能。研究表明，通过在石墨材料表面沉积无定形SiO2涂层，可以有效抑制石墨层的脱嵌膨胀，减少氧化损耗和体积变化，从而提高材料的循环稳定性和动力学性能。SiO2涂层还能够提高石墨负极的锂离子传输速率，降低界面电阻，减少电极极化效应，进而提高电池的输出功率和充放电速率。 总结与回顾 通过对石墨材料端面镍掺杂和表面沉积无定形SiO2涂层的影响进行深入分析，我们可以得出结论：镍掺杂能够改善石墨材料的电导率和锂离子嵌入/脱嵌动力学，而无定形SiO2涂层能够提高材料的界面稳定性和电化学性能。将镍掺杂和SiO2涂层结合应用于石墨负极材料中，有望实现石墨负极动力学性能的全面提升。 个人观点与理解 在研究和应用中，我认为镍掺杂和SiO2涂层不仅能够改善石墨负极的动力学性能，同时也为锂离子电池的高性能和长寿命提供了新的思路和方法。未来，还可以进一步探索其他材料掺杂和表面涂层技术，以实现更大范围的应用和推广。 结语 通过本文的探讨，我们更加深入地了解了石墨材料端面镍掺杂和表面沉积无定形SiO2涂层对石墨负极动力学性能的重要影响。镍掺杂和

一种黑磷与石墨复合制备高容量、高倍率性能负极材料的方法

《一种黑磷与石墨复合制备高容量、高倍率性能负极材料的 方法》专利发明技术交底书 一、名称 一种高容量、高倍率性能负极材料的制备方法 二、所属技术领域 本发明涉及一种高容量、高倍率性能负极材料的制备方法，属于锂电池负极材料性能优化技术领域。 三、现有技术及对比 负极材料是锂离子电池的核心组成部分，现在常用的负极材料石墨，由于石墨比容量低的问题，就限制了其在动力型锂离子电池领域中的应用。 硅是目前已知比容量最高的锂离子电池负极材料，其理论容量为4200mAh/g（Li4.4Si）,而石墨为372mAh/g（LiC6)。但是由于其较大的体积膨胀效应（＞300%），使硅电极材料在充放电过程造成收缩而从集流体上剥落，同时不断形成新的SEI膜，导致电化学性能变差。此外，由于纯硅本身就是半导体材料，导电性能远低于石墨。随着不断地研究，磷被应用在负极材料领域中对改善材料性能具有重要意义。磷分为白磷、红磷和黑磷。其中白磷为正四面体，红磷的化学结构为巨型共价分子，是长链型的，而黑磷是最稳定的一个形态，其化学结构类似于石墨，而且导电性好。与石墨的差别是磷元素同一层内的原子不在同一平面上。呈褶皱的层状结构，层内原子有较强的共价键，层间原子像石墨一样靠范德华力相连。并且黑磷的层间距比较大

为5.2埃。锂离子嵌入黑磷晶胞的分布与石墨不同，对石墨来说，嵌入一个锂离子需要六个碳原子，对应嵌锂分子式（LiC6），其对应的容量为372mAh/g；黑磷是三个锂需要一个磷，对应嵌锂分子式（Li3P）,其对应的容量为2592mAh/g，所以具有比石墨更高的理论容量。黑磷的另一个突出的特点是无论是沿a轴还是c轴方向都可以嵌入锂，这样制备的负极材料具有优良的倍率性能。同时由于锂离子在嵌入和脱出时黑磷容易从层状结构的边缘开始发生结构破裂，严重影响电池材料的稳定性。 为了解决上述问题，通过将黑磷与石墨复合以后制备高容量、高倍率负极材料。 四、发明的目的 将各向同性石墨颗粒与黑磷通过一定的技术手段合成复合材料，进一步开发具有倍率性能好、容量高的高性能负极材料。 五、技术方案 1.方案综述 将针状焦磨粉处理，再和中软化点石油系沥青微粉经过VC混料机混合、融合机处理，进行等静压、石墨化处理，将所述的石墨化后块体进行破碎、磨粉、整形处理得到各向同性石墨颗粒；再将所述的各向同性石墨和黑磷按照比例投入到高能球磨机内进行研磨混合后得到所述的黑磷-石墨复合负极材料。 2.具体技术如下： 步骤1：将磨粉后的针状焦和石油系沥青混合均匀；

AlF3包覆天然石墨负极材料的制备及其电化学性能

AlF3包覆天然石墨负极材料的制备及其电化学性能 周海辉;吴璇;周成坤;任建国 【摘要】以天然石墨为原料,通过机械高速分散设备将天然石墨和AlF3在液相介质中充分混合,混合液喷雾干燥后获得颗粒形态均匀分散的AlF3包覆天然石墨(NG)复合负极材料(AF/NG).一方面A1F3包覆层有助于在天然石墨表面形成稳定的SEI 膜,提升材料的循环稳定性;另一方面AlF3的引入改善了锂离子在天然石墨内外的迁移与扩散,提升复合材料的倍率性能,0.5C倍率下放电比容量达到278 mAh·g-1,同等倍率下比未包覆AlF3样品提高了78 mAh·g-1.合成工艺简单易管控,适合规模化商业生产.%AIF3 coated Natural graphite composite (AF/NG) was synthesized by high speed mechanical dispersion and spray drying with the natural graphite as raw material.On the one hand,a more stable SEI film can be formed with the help of AlF3,which promoting the cycle performance.on the other hand,the AlF3 can promote the diffusion of lithium ions between the particles,which is benefit to the rate capability.AF/NG delivered a reversible capacity more than 278 mAh ·g-1 at 0.5C,with a capacity of 78 mAh ·g-1 higher than the uncoated sample (NG).The synthetic process is easy to control which is suitable for large-scale commercial production. 【期刊名称】《无机化学学报》 【年(卷),期】2018(034)004 【总页数】7页(P676-682)