孔结构对软碳负极储锂性能的影响

摘要

软碳具有倍率性能好、储锂容量高、与电解液相容性好等优点,是快充型锂离子电池理想的负极材料。通过造孔处理可以进一步提高软碳的储锂能力,增加其可逆容量,但目前缺少对孔结构与其电化学性能相关性的系统性研究。因此,本论文通过对软碳前驱体材料进行优选,分别以锦州针状焦和日本JEF针状焦为原材料,制备了具有不同孔结构的软碳材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)及氮气等温吸附等表征手段,解析了两者微观结构的差异性。同时,采用循环伏安(CV)、恒流充放电(GCPL)、交流阻抗(EIS)及电化学滴定(GITT)等电化学分析方法,研究了孔径分布对软碳电化学性能的影响。结果表明,软碳中的微孔对其首次循环过程的不可逆容量贡献较小。当软碳中存在适量的微孔(63%)时,可以在不对其首次库仑效率及循环稳定性产生影响的情况下,增加吸附反应机制的容量贡献,并提高储锂过程的反应动力学,从而达到较高的可逆容量及倍率性能。