一种简单的碳微球制备方法及其电性能研究.docx

一种简单的碳微球制备方法及其电性能研究王建刚1，薛锐生2贾梦秋1，沈曾民2．(1．北京化工大学材料科学与工程学院，北京100029；2．北京化工大学碳纤维及复合材料研究所，北京100029)摘要：以中间相沥青、酚醛树脂作为原料。分别加入纳米级SiO。。均匀混合后在惰性气氛中高温碳化。即可生成形状规 则的碳微球。转化温度分别为沥青的软化点和树脂的玻璃化温度。制得的碳微球和原料相比。球形度好，电化学性能也 有了较大提高。沥青基碳微球首次循环效率为85％，经过20次循环以后，比容量维持在325 mAh·g一左右。树脂基碳 微球首次循环效率为48％。经过20次循环后。比容量稳定在215 mAh·g‘1。 关键词：碳微球；中间相沥青；酚醛树脂；锂离子电池中图分类号：TM 91 1．9文献标识码：A 文章编号：1002—087 X(2006)09—0731—05A simple preparation method for spherical carbons and study on theirelectrochemical performanceWANG Jian—gan91，XUE Rui-shen92，JIA Meng—qiul，SHEN Zeng-rain2“．conoge ofMaterial Science and Engineering,Beifing University ofChemical Tectmology,Befing 100029,China；2．Institute ofCarbon Fibers and Composites，Beifing University ofChemical Technology,Beijing 100029，China)Abstract：This work reported a simple preparation method for spherical carbons．The mesophase pitch and phenolic resin powders were employred as the precursor respectively．The irregular-shaped precursor powders were convert- ed to spherical carbons by first coating with nano Si02 powder and carbonizing under nitrogen atmosphere．The conversion took place near the softening point of the pitch and the glass transition temperature Of the resin。respec- tively．The spherical carbon powders exhibited a good electrochemical performance．As a result，the initial coulombic efficiency of mesophase Ditches—deriVed spherical carbon reached 85％and its capacity maintained 325mAh·g。1 after 20 cycles．The initial．coulombic efficiency of phenolic resin-derived spherical carbon reached 48％and the ca- pacity of it maintained 215mAh·g。1 after 20 cycles．Key WOrds：spherical carbons；mesophase pitches；phenolic resin；¨thium ion batteries由于碳材料作为锂离子电池负极材料具有较高的比容量制备方法。实验中将原料颗粒(中间相沥青、酚醛树脂)和纳 和良好的循环性能，所以至今仍是大家关注和研究的重点之米级SiO：颗粒混合均匀，预氧化之后再在惰性气氛下碳化， 一¨~”。目前商业化的锂离子电池碳负极材料可概括为石墨材用氢氟酸处理之后制得碳微球。虽然Ou Jung Kwon等人【幢】也 料、沥青基碳材料和树脂基碳材料，其中应用最为广泛的是石用类似方法制备得了碳微球，但是他们并未对碳微球的形成 墨化中间相碳微球【4~6】。 机理以及添加剂的加入量做出分析。而本文则重点探讨了碳 作为锂离子电池负极材料，石墨化中间相碳微球具有球微球的形成机理、SiO：加入量对碳微球形成的影响，并初步研形好、