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碳纳米管/微膨石墨复合负极材料的制备及电化学性能研究

郭德超 , 曾燮榕 , 邓飞 , 邹继兆 , 盛洪超

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.11736

通过对两种天然鳞片石墨进行微膨胀处理得到微膨石墨, 然后以微膨石墨为基体采用化学气相沉积(CVD)法于微膨石墨的孔洞结构中原位生长碳纳米管, 制备了碳纳米管/微膨石墨复合负极材料. 电化学测试结果表明两种复合材料分别具有443和477 mAh/g的首次可逆容量. 两种复合材料在0.2C倍率下循环充放电30次后容量均能保持95%以上; 在1C下循环充放电50次后, 可逆容量分别稳定在259和195 mAh/g. 微膨胀处理形成的微纳米级孔洞以及原位碳纳米管的网络结构, 提供了更多的储锂空间, 并能够有效地缓冲电极材料在充放电时的体积变化; 电解质溶液浸润在纳米孔洞中, 有利于缩短锂离子的扩散路径, 提高倍率循环性能; 同时原位生长的类似常春藤形的碳纳米管可以起到桥梁的作用, 避免“孤岛”的形成, 增强了复合材料的导电性能.

关键词: 微膨石墨; 碳纳米管; 负极材料; 倍率性能; 循环稳定性

碳纳米管/微膨石墨复合负极材料的制备及电化学性能研究

郭德超 , 曾燮榕 , 邓飞 , 邹继兆 , 盛洪超

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.11736

通过对两种天然鳞片石墨进行微膨胀处理得到微膨石墨,然后以微膨石墨为基体采用化学气相沉积(CVD)法于微膨石墨的孔洞结构中原位生长碳纳米管,制备了碳纳米管/微膨石墨复合负极材料.电化学测试结果表明两种复合材料分别具有443和477 mAh/g的首次可逆容量.两种复合材料在0.2C倍率下循环充放电30次后容量均能保持95%以上;在1C下循环充放电50次后,可逆容量分别稳定在259和195 mAh/g.微膨胀处理形成的微纳米级孔洞以及原位碳纳米管的网络结构,提供了更多的储锂空间,并能够有效地缓冲电极材料在充放电时的体积变化;电解质溶液浸润在纳米孔洞中,有利于缩短锂离子的扩散路径,提高倍率循环性能;同时原位生长的类似常春藤形的碳纳米管可以起到桥梁的作用,避免“孤岛”的形成,增强了复合材料的导电性能.

关键词: 微膨石墨 , 碳纳米管 , 负极材料 , 倍率性能 , 循环稳定性

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