碳化温度对软碳负极储锂动力学的影响

摘要：

软碳是快充型锂离子电池的候选负极材料之一,发展高功率的软碳是当前的研究热点.软碳的电化学性能主要取决于其微观结构,并显著依赖前驱体的碳化温度.本工作以针状焦衍生软碳为模型材料,借助扫描电子显微(SEM)技术、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼(Raman)光谱及氮气等温吸附等表征手段,追踪了其在900～1700℃碳化温度下的结构演化,并通过循环伏安(CV)、恒流充放电(GCPL)、交流阻抗(EIS)等电化学表征方法解析了其微观结构与储锂动力学的相关性.结果表明,随着碳化温度的提高,软碳会出现三个结构占优阶段(无定形结构、乱层结构、石墨化结构),并对其电化学行为产生显著影响.其中,在无定形结构占优区域,软碳孔隙发达,储锂动力学较快,但容量较小(195 mAh/g),库仑效率较低(<60％);在石墨化结构占优区域,软碳库仑效率较高(80％),但动力学缓慢;而在乱层结构占优阶段,软碳可获得最佳的微观结构,从而在可逆比容量、首次库仑效率和倍率性能之间取得平衡.该结果为合理设计高性能的快充型软碳负极材料提供了参考.

关键词：锂离子电池、负极、软碳、动力学、碳化温度

所属期刊栏目：11

分类号：TM911

资助基金：轨道交通车辆制动能量回馈关键技术2019B10045

在线出版日期：2022-06-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1715-1724