煤系沥青包覆再生石墨微观构造及电化学性能

石墨负极材料易在石墨层间与电解液发生共嵌入导致石墨层膨胀、粉化脱落,严重影响石墨负极材料的循环稳定性.利用沥青对石墨负极进行包覆,形成不定型碳层包覆的"核壳"结构,可减少石墨层的膨胀脱落,提高石墨负极材料的电化学性能.以中温煤焦油沥青为原料,通过空气氧化和聚合交联制备得到高结焦值、高软化点的包覆沥青.通过液相包覆方法,考察了对再生石墨负极的包覆性能.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法分析了再生石墨包覆形貌与界面微观结构变化,并对材料电化学性能进行了测试.结果表明,沥青包覆可有效完善再生石墨微观构造.随着沥青包覆量的增加,石墨表面缺陷减少,比表面积和孔容降低;炭化后包覆界面形成不定型碳层,包覆界面无序度随沥青包覆量的增加而升高.不定型碳包覆层的形成显著提高了石墨负极性能,包覆 12%沥青的再生石墨比容量达到 450 mA·h/g,相比未包覆石墨提升 140 mA·h/g;沥青包覆石墨负极首次库伦效率增加 11.5%,并且循环稳定性获得改善;在 5 A·h下比容量提高至 285 mA·h/g,相比未包覆再生石墨提高242.8 mA·h/g,倍率性能突出.