| 题名 | 多壁碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极中的应用 |
| 作者 | 张绪刚 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2008-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 王作明 |
| 关键词 | 锂离子电池 多壁碳纳米管 二氧化锡 复合导电添加剂 负极材料 |
| 其他题名 | Multi-walled carbon nanotubes and its composite for the application of Lithium ion battery |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 多壁碳纳米管结构独特，其中空管及管间的空隙均为纳米尺寸，具有比较优良的嵌锂特性。同时碳纳米管的长径比大、导电性和弹性优良，可考虑作为负极材料的增强材料和导电添加剂，以提高电极材料电化学性能。 首先研究了纯多壁碳纳米管的电化学储锂性能。结果表明，未经石墨化的碳纳米管具有超过石墨理论值的首次放电（储锂）容量523.5mAh/g，但首次充电（脱锂）容量却只有248.3mAh/g，首次效率仅为47.4%；而且充放电曲线上没有出现电压平台。多壁碳纳米管经过2800℃石墨化后，充放电曲线上出现了电压平台，循环性能有所改善，但首次充放电容量和效率并没有提高。因此未经处理的多壁碳纳米管并不适合单独作为锂离子电池负极材料使用。 探索了多壁碳纳米管与非碳体系负极材料复合的电化学性能。采用二月桂酸二丁基锡(C32H64O4Sn)为原料，制备了多壁碳纳米管/SnO2复合新型负极材料，并研究了热处理温度对复合材料成分及电化学性能的影响。实验结果表明， 经450℃热处理获得的复合材料具有较优的容量和循环性能搭配。得到多壁碳纳米管/SnO2复合材料容量高于纯石墨负极材料，而循环性优于金属锡负极材料。 创造性地提出一种固相分散碳纳米管的新思路，采用导电炭黑作为固体分散剂，通过湿法球磨工艺，成功制备了短切碳管与炭黑均匀分散混合的新型复合导电剂并优化了工艺条件。实验结果表明，在球状天然石墨负极材料中添加5%的新型复合导电剂后，与传统的炭黑导电剂相比，首次容量及效率获得提高，并明显改善了循环性能，20次循环容量保持率达到了81.8%，远高于炭黑作为导电添加剂的58.3%。通过电传导距离以及空间几何条件的分析，建立了石墨球、碳纳米管、导电炭黑协调匹配形成多维弹性导电网络的模型，并用以解释了复合导电剂的上述改性作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 66 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16885]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张绪刚. 多壁碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极中的应用[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
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