无烟煤制备高性能锂离子电池负极材料的研究
来源期刊：工程科学学报2020年第7期
论文作者：王晶晶 赵洪亮 刘风琴
文章页码：884 - 893
关键词：无烟煤;高温石墨化;负极材料;高石墨化度;锂离子电池;
摘 要：以我国资源丰富的低成本优质无烟煤为原料,经过2800℃高温纯化、石墨化处理,制备出锂电池用负极材料,用相同手段处理商业化石墨的前体石油焦与石墨化无烟煤作对比.通过X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,拉曼光谱（Roman）和氮吸附-解吸等手段对无烟煤基负极材料进行微观结构的表征.采用恒流充放电（GCD）,循环伏安（CV）表征其电化学性能.实验结果表明,无烟煤基石墨化负极材料的石墨化度可达95.44%,比表面积为1.1319 m2·g-1,石墨片层结构平整光滑.该石墨化无烟煤作为锂离子电池的负极材料首次库伦效率为87%,在0.1C的电流密度下具有345.3 mA·h·g-1的可逆容量,且在高倍率下该材料比石墨化石油焦材料显现出更好储锂性能,这归功于石墨化无烟煤较为规则高度有序的表面结构.在不同倍率循环后电流密度恢复到0.1C时容量基本无衰减,100圈循环后可逆容量保持率高达93.8%,基本与石墨化石油焦负极相当,拥有优异的循环稳定性.无烟煤基石墨在容量、倍率性能及循环稳定性上基本接近甚至超过石墨化石油焦.本研究表明,采用优质无烟煤作为原料生产锂离子电池负极材料具有潜在的研究价值和广阔的商业前景.
王晶晶1，赵洪亮1，刘风琴1
1. 北京科技大学冶金与生态工程学院
摘 要：以我国资源丰富的低成本优质无烟煤为原料,经过2800℃高温纯化、石墨化处理,制备出锂电池用负极材料,用相同手段处理商业化石墨的前体石油焦与石墨化无烟煤作对比.通过X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,拉曼光谱（Roman）和氮吸附-解吸等手段对无烟煤基负极材料进行微观结构的表征.采用恒流充放电（GCD）,循环伏安（CV）表征其电化学性能.实验结果表明,无烟煤基石墨化负极材料的石墨化度可达95.44%,比表面积为1.1319 m2·g-1,石墨片层结构平整光滑.该石墨化无烟煤作为锂离子电池的负极材料首次库伦效率为87%,在0.1C的电流密度下具有345.3 mA·h·g-1的可逆容量,且在高倍率下该材料比石墨化石油焦材料显现出更好储锂性能,这归功于石墨化无烟煤较为规则高度有序的表面结构.在不同倍率循环后电流密度恢复到0.1C时容量基本无衰减,100圈循环后可逆容量保持率高达93.8%,基本与石墨化石油焦负极相当,拥有优异的循环稳定性.无烟煤基石墨在容量、倍率性能及循环稳定性上基本接近甚至超过石墨化石油焦.本研究表明,采用优质无烟煤作为原料生产锂离子电池负极材料具有潜在的研究价值和广阔的商业前景.
关键词：无烟煤;高温石墨化;负极材料;高石墨化度;锂离子电池;
