氧化改性石墨制锂离子电池负极毕业论文.rar
氧化改性石墨制锂离子电池负极毕业论文,摘要锂离子电池是可充式的绿色二次电源，其具有自放电率低、循环寿命长、零记忆效应以及环保、无公害等优点。目前锂离子电池主要以石墨材料作为负极材料，但是天然石墨电极也存在着耐大电流充放电性能差、与溶剂相容性差等缺点。针对天然石墨存在的上述问题，本课题采用空气氧化法和h2o2氧化和液相氧化法三种方法，并采用xrd,fir,和...
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内容介绍
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摘要
锂离子电池是可充式的绿色二次电源，其具有自放电率低、循环寿命长、零记忆效应以及环保、无公害等优点。目前锂离子电池主要以石墨材料作为负极材料，但是天然石墨电极也存在着耐大电流充放电性能差、与溶剂相容性差等缺点。针对天然石墨存在的上述问题，本课题采用空气氧化法和H2O2氧化和液相氧化法三种方法，并采用XRD,FIR,和恒流充放电测试等实验讨论与分析。
天然石墨空气弱氧化改性研究表明，空气弱氧化在600℃氧化2小时的天然石墨首次不可逆容量由氧化前的130mAh/g减低至76mAh/g。，可逆容量达到了314mAh／g以上，首次库仑效率达到80.5％。双氧水氧化中在双氧水为2mol/L加热温度为60。C时，不可逆容量降低至59 mAh/g，可逆容量提高到315 mAh/g库仑效率达到82.89%。双氧水氧化通过改变天然石墨表面的官能团，有利于减少首次充电时形成SEI膜时锂离子的消耗，抑制溶剂和电解质的分解，提高首次充放电的循环效率。经过2mol/L的硫酸氧化处理库仑效率81.28%，同时不可逆容量有明显的降低至73 mAh／g，可逆容量为317 mAh／g。相比空气弱氧化熟处理，它的氧化程度更深，特别是其氧化均匀性大大提高。
关键词：锂离子电池，改性天然石墨，负极材料，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 录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1前言 1
1.2锂离子电池 2
1.2.1锂离子电池的特点 2
1.2.2锂离子电池的发展历史 3
1.3锂离子电池的组成 4
1.3.1正极材料 4
1.3.2电解液 5
1.3.3隔膜 5
1.3.4粘结剂 5
1.3.5负极材料及研究方法 6
1.3.6锂离子电池的分类及工作原理 7
1.3.7电池容量损失因素分析 9
1.4天然石墨负极的改性方法 9
1.4.1表面氧面改性处理 10
1.4.2包覆改性 12
1.4.3掺杂改性 12
1.4.4其他改性方法 13
1.5研究主要内容 13
第2章 实验部分 15
2.1实验试剂 15
2.2实验主要仪器 15
2.3 天然石墨氧化改性样品的制备 16
2.3.1天然石墨的空气氧化 16
2.3.2双氧水改性天然石墨的制备 17
2.3.3液相氧化改性天然石墨 18
2.4实验测试手段 19
2.4.1X射线衍射测试（XRD） 19
2.4.2红外光谱IR分析 20
2.5锂离子电池的组装 20
2.5.1电极的制备工艺 20
2.5.2电池的组装 21
2.6锂离子电池充放电的性能测试 22
2.6.1恒电流充放电测试 22
第3章 实验结果与讨论 23
3.1弱氧化改性天然石墨 23
3.1.1天然石墨试样改性处理 23
3.1.2热处理反应条件与烧失率的关系 23
3.1.3空气弱氧化天然石墨XRD分析 25
3.1.4空气弱氧化热处理对天然石墨的容量的影响 27
3.1.5小结 28
3.2双氧水氧化改性天然石墨的制备 28
3.2.1双氧水氧化天然石墨的FTIR表征 28
3.2.2双氧水氧化天然石墨XRD分析 30
3.2.3双氧水氧化改性对天然石墨的容量的影响 32
3.2.4小结 33
3.3液相氧化改性天然石墨 34
3.3.1浓硫酸氧化改性天然石墨的FTIR表征 34
3.3.2浓硝酸氧化改性天然石墨XRD分析 36
3.3.3浓硫酸氧化改性天然石墨XRD分析 37
3.3.4液相氧化改性对天然石墨的容量的影响 38
3.3.5小结 39
第4章 总结 40
致谢 41
参考文献 42
锂离子电池是可充式的绿色二次电源，其具有自放电率低、循环寿命长、零记忆效应以及环保、无公害等优点。目前锂离子电池主要以石墨材料作为负极材料，但是天然石墨电极也存在着耐大电流充放电性能差、与溶剂相容性差等缺点。针对天然石墨存在的上述问题，本课题采用空气氧化法和H2O2氧化和液相氧化法三种方法，并采用XRD,FIR,和恒流充放电测试等实验讨论与分析。
天然石墨空气弱氧化改性研究表明，空气弱氧化在600℃氧化2小时的天然石墨首次不可逆容量由氧化前的130mAh/g减低至76mAh/g。，可逆容量达到了314mAh／g以上，首次库仑效率达到80.5％。双氧水氧化中在双氧水为2mol/L加热温度为60。C时，不可逆容量降低至59 mAh/g，可逆容量提高到315 mAh/g库仑效率达到82.89%。双氧水氧化通过改变天然石墨表面的官能团，有利于减少首次充电时形成SEI膜时锂离子的消耗，抑制溶剂和电解质的分解，提高首次充放电的循环效率。经过2mol/L的硫酸氧化处理库仑效率81.28%，同时不可逆容量有明显的降低至73 mAh／g，可逆容量为317 mAh／g。相比空气弱氧化熟处理，它的氧化程度更深，特别是其氧化均匀性大大提高。
关键词：锂离子电池，改性天然石墨，负极材料，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 录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1前言 1
1.2锂离子电池 2
1.2.1锂离子电池的特点 2
1.2.2锂离子电池的发展历史 3
1.3锂离子电池的组成 4
1.3.1正极材料 4
1.3.2电解液 5
1.3.3隔膜 5
1.3.4粘结剂 5
1.3.5负极材料及研究方法 6
1.3.6锂离子电池的分类及工作原理 7
1.3.7电池容量损失因素分析 9
1.4天然石墨负极的改性方法 9
1.4.1表面氧面改性处理 10
1.4.2包覆改性 12
1.4.3掺杂改性 12
1.4.4其他改性方法 13
1.5研究主要内容 13
第2章 实验部分 15
2.1实验试剂 15
2.2实验主要仪器 15
2.3 天然石墨氧化改性样品的制备 16
2.3.1天然石墨的空气氧化 16
2.3.2双氧水改性天然石墨的制备 17
2.3.3液相氧化改性天然石墨 18
2.4实验测试手段 19
2.4.1X射线衍射测试（XRD） 19
2.4.2红外光谱IR分析 20
2.5锂离子电池的组装 20
2.5.1电极的制备工艺 20
2.5.2电池的组装 21
2.6锂离子电池充放电的性能测试 22
2.6.1恒电流充放电测试 22
第3章 实验结果与讨论 23
3.1弱氧化改性天然石墨 23
3.1.1天然石墨试样改性处理 23
3.1.2热处理反应条件与烧失率的关系 23
3.1.3空气弱氧化天然石墨XRD分析 25
3.1.4空气弱氧化热处理对天然石墨的容量的影响 27
3.1.5小结 28
3.2双氧水氧化改性天然石墨的制备 28
3.2.1双氧水氧化天然石墨的FTIR表征 28
3.2.2双氧水氧化天然石墨XRD分析 30
3.2.3双氧水氧化改性对天然石墨的容量的影响 32
3.2.4小结 33
3.3液相氧化改性天然石墨 34
3.3.1浓硫酸氧化改性天然石墨的FTIR表征 34
3.3.2浓硝酸氧化改性天然石墨XRD分析 36
3.3.3浓硫酸氧化改性天然石墨XRD分析 37
3.3.4液相氧化改性对天然石墨的容量的影响 38
3.3.5小结 39
第4章 总结 40
致谢 41
参考文献 42
