一种高压密型复合石墨的制备方法及锂离子电池与流程

一种高压密型复合石墨的制备方法摘要本文提出了一种高压密型复合石墨的制备方法，采用了化学气相沉积（CVD）技术，通过控制反应温度和气氛，制备出具有高密度和高导电性能的复合石墨。同时，本文还详细介绍了利用该石墨作为负极材料制备锂离子电池的流程和性能表现。前言锂离子电池（Li-ionbatteries）是一种重要的储能设备，广泛应用于电动车、移动通讯、笔记本电脑等领域。其中，负极材料是锂离子电池中最重要的组成部分之一。在过去的几十年中，传统石墨材料一直是锂离子电池中最常用的负极材料。然而，随着技术的不断进步，对高能量、高功率锂离子电池的需求不断增加，使得传统石墨材料已经无法满足需求。因此，对新型高性能石墨材料的研究显得尤为重要。一种高压密型复合石墨的制备方法基本原理化学气相沉积（CVD）技术是一种将气体化合物在高温下分解成固体材料的技术。在该技术中，将含碳气体注入反应室，经过特定的温度和气氛条件下分解，沉积在晶体衬底上的固体材料即为石墨。针对传统石墨材料的缺陷，我们研究出了一种高压密型复合石墨的制备方法。该方法采用化学气相沉积（CVD）技术，添加适量的过渡金属催化剂和包括氢气、甲烷、氮气、氢氟酸等气体的反应气氛。通过调整反应温度和气氛，得以制备出具有高密度和高导电性能的复合石墨材料。实验步骤制备晶体衬底：将晶体衬底放入石墨化腔体（图一）中，并在其中注入适量的惰性气体，如氩气。制备基片：将过渡金属催化剂（如Ni,Co,Fe等）沉降于基片上，随后将基片放入石墨化腔体中，并在其中注入适量的惰性气体，如氩气。反应制备：将反应气体（如氢气、甲烷、氮气、氢氟酸等）通过气轮泵和阀门送入反应室中。通过调整反应温度和流量，得以控制沉积速率和石墨结构。After-treatment处理：在制备过程中制备出纯石墨后，可喷淋一层石墨烯溶液，使新的石墨结构和表面导电性达到最佳，提高使用性能。实验结果在优化反应参数的过程中，我们得出以下实验结果：在较高的温度和氢气过多的条件下，石墨结构较为不规则，且纵向生长速度较快。这种条件下得到的复合石墨密度较低，导电性能也较差。在较低的温度和较高的甲烷、氮气含量下，石墨结构较为规则，且纵向生长速度较慢。这种条件下得到的复合石墨密度较高，导电性能较好。利用高压密型复合石墨制备锂离子电池的流程制备负极电极利用上述制备方法得到的高密度复合石墨可作为锂离子电池的负极材料。制备负极电极的流程如下：制备电极片：将同样尺寸的镍箔和铜箔铺叠在一起，随后用滚筒压缩器将其压平，再采用切割机将电极片切成定尺寸。清洗电极片：将电极片放入溶于去离子水中的乙醇中，用超声波处理20分钟，随后烘干于105°C下半小时。制备电极涂层：将高压密型复合石墨和少量的碳黑混合，浸泡于N-甲基吡咯烷酮（NMP）中半小时。涂层电极片：将电极涂层均匀涂布在电极片表面，用高温热压法结合PVDF黏结剂和超声波器，压缩5分钟，得到负极电极。组装电池制备正极电极：将含有锂元素的正极粉体和少量的碳黑混合，浸泡于NMP中半小时，随后涂抹到铝箔上，用热压法结合PVDF黏合剂，制备得到正极电极。组装电芯：将负极电极和正极电极依次码入电芯壳体中，取适量的无机盐电解质和溶剂混合，灌入电芯壳体中，将电芯加入一个密闭的腔中，以确保反应过程在没有水分和氧气的情况下进行。封胶：在电芯头上涂抹一层胶水，然后电池顶部与壳体抵合，使之恰到好处。待胶水凝固后，涂上一层透明胶囊胶水，以确保电池的内部和外部不会受到外界因素的影响，最后将两个电池头用特殊工具合在一起，电芯封装完成。电池性能测试我们使用标准的静态控制电位法（SCE）测试技术，测定电池的循环稳定性、循环寿命和比容量等性能指标。我们发现，采用高压密型复合石墨材料作为负极材料的锂离子电池，相比传统石墨材料，具有更高的比容量和更长的循环寿命。总结本文提出了一种制备高压密型复合石墨的方法，并详细介绍了利用该石墨制备锂离子电池的流程和性能表现。实验