整個過程的基本思路：①對石墨的進行改性研究；②制備電極及電池組裝；3land—測試材料的充放電比容量，充放電比能量，循環性能，充放電曲線等；④循環伏安一測試材料的可逆性能;⑤粉末XRD一測試材料的晶體情況，石墨材料的石墨化程度等;⑥掃描電鏡一材料表面的形貌結構，及顆粒的分布；⑦IR、Raman-添加物與原材料的作用及其在加熱過程的分解情況；意義隨著世界經濟的不斷發展，能源問題已成為社會發展的核心問題，極大地影響人們的生活方式，世界經濟，環境和人類健康。尋找穩定、清潔的能源滿足我們日益增長的能源需求是現代社會面臨的最大挑戰之一。研究和發展清潔、可再生能源是目前世界關注的焦點。鋰離子電池并非盡善盡美，它還存在一些缺點，例如成本還比較高，低溫時放電率也還不高。但從工藝研究和改進的發展趨勢看，鋰離子電池的優勢日益明顯。鋰離子電池主要由正負極材料、隔膜、電解液等組成。一般而言，負極材料是鋰離子電池中較關鍵的部分，直接決定了電池的脫嵌鋰性能等。此，負極材料性能的改善對提高鋰離子電池的性能起著非常重要的作用。負極材料多采用石墨。我國擁有豐富的天然石墨資源，價格便宜，由于放電平臺低，故需要對其進行改性研究。目前的改性方法主要有：機械球磨法、表面氧化處理、表面包覆改性、摻雜改性處理。天然石墨具有比容量高、充放電曲線平坦及廉價等優點，是一種理想的鋰離子電池碳負極材料；鋰離子電池優點：（1）工作電壓高；（2）能量密度高；（3）超長壽命；（4）安全性能較金屬鋰負極電池的好，自放電小；（8）輸出比功率大；（9）無需維護保養，殘留容量測試比較方便。無記憶效應，環境友好。缺點：（1）成本高，（2）必須配備過充電保護電路防止電池過充電，過充電會導致碳負極中過量嵌入的鋰離子永久固定于晶格中，無法再釋放，而縮短電池壽命。⑶當鋰離子電池作為大型電源應用時（如電動汽車電源），安全性仍然是目前最為擔心的問題。與其優點相比，這些缺點不會成為阻止其商業化的主要問題，特別是用于一些高科技高附加值的產品中，因此應用范圍非常廣泛。圖1-1鋰離子電池工作原理圖鋰離子電池負極材料［7］應該滿足以下要求：在鋰離子的嵌入反應中自由能變化小；鋰離子在負極的固態結構中有高的擴散率［8］；具有較高的能量密度以及高度可逆的嵌入反應；具有較高的電導率；具有較高的穩定性，不與電解質發生反應；制備過程簡單，價格低廉，對環境無污染。石墨作為鋰離子電池的優點如下：石墨導電性好，結晶度高，其六角碳網的層狀結構，適合Li+脫嵌，并能與鋰形成鋰-石墨層間化合物(Li-GIC)。石墨的理論容量為372mAh?g-】，充放電效率能達至到90%以上。相對電勢為0?0.25V左右，具有較低的電位，與正極材料所組成的電池輸出電壓高。石墨作為負極在充放電過程中的不可逆容量低，是一種性能較好的鋰離子電池負極材料。我國天然石墨資源儲量豐富，價格低廉，使用石墨做負極綠色環保。你上次做的是用的天然石墨(NG)圖1.2石墨鋰離子嵌合物示意圖[10]2.2實驗所用試劑（紅色字體的好像是你上次用的，或者說實驗試劑藥品除合成外均由相關試劑公司提供，使用前除特殊說明外均未經過其它特殊處理。）實驗所用化學試劑見表2-1。表2-1實驗所用化學試劑名稱分子式級別生產廠家N一甲基毗咯烷酮C5H9NOAR天津市大茂化學試劑廠環氧樹脂AR國藥集團化學試劑有限公司碳酸鋰Li2CO3AR國藥集團化學試劑有限公司無水乙醇C2H5OHAR國藥集團化學試劑有限公司磷酸H3PO4AR國藥集團化學試劑有限公司異丙醇C3H8OAR國藥集團化學試劑有限公司導電劑特密高2.3實驗所用儀器與設備（紅色的好像是你上次用到的儀器）本實驗使用的儀器與設備見表2-2。表2-2實驗使用的儀器與設備手套箱Etelux2000伊特克斯惰性氣體系統（北京）有

限公司手套箱Etelux2000伊特克斯惰性氣體系統（北京）有

限公司實驗儀器型號生產廠家智能集熱式恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S鞏義市英峪華中儀器廠臺式壓膜機DY-20天津市科器高新技術公司超純水器UPW-10N北京歷兀電子儀器公司電子天平AL104梅特勒一托利多儀器有限公司超聲波清洗器KQ218昆山市超聲儀器有限公司電熱恒溫鼓風干燥箱DHG-9023A上海精宏實驗設備有限公司小型液壓紐扣電池封裝機MSK-110合肥科晶材料技術有限公司XRD測試儀6000Shimadzu日本LAND電池充放電測試儀CT2001A武漢金諾電子有限公司pH計DELTA320梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司材料合成（石墨的改性研究所需材料的制備過程）采用石墨作為核心，環氧樹脂作為外層包覆材料，無水乙醇作為溶劑。環氧樹脂用量分別為石墨質量的1%、5%、8%、10%、15%。環氧樹脂中分別加30ml乙醇溶液攪拌溶解，之后加入對應比例的石墨混合攪拌、干燥、烘干。將所得復合材料盛與石英燒舟中，推入管式電阻爐中的石英管內，在700°C氮氣環境中焦化，初始溫度：15C升溫時間：100min,恒溫時間4h。經700°C處理的碳材料再分別在不同條件下再處理。材料的表征熱重與差熱分析，掃描電子顯微鏡，X射線衍射結構分析負極的制備將所得到的材料做兩種處理，處理一：負極材料、乙快黑按質量比為10:1充分混合研磨。用電子天平稱取負極材料質量10%的PVDF，再用N-甲基毗咯烷酮作溶劑，將其配制成5%的溶液。在81-1型加熱磁力攪拌器上充分攪拌混勻，均勻混合后，得到漿狀對應質量物質，均勻涂于寬約為3cm的長條形銅片箔上，將得到的膜放在干燥箱中烘干，取出后擦拭干凈在壓片機下壓實。而后在真空干燥箱中約100。。下烘干約6小時取出，將得到的銅片膜在在壓片機下壓片得到電極10片左右；處理二：稱量0.3g左右的電極粉末于燒杯中，加入適量的導電劑，加入體積比為1:1的乙醇水溶液30毫升，于磁力攪拌器上攪拌4-6小時，之后轉入恒溫加熱攪拌器中攪拌至溶劑蒸干，將蒸干后得到的物質轉入烘箱中烘干后取出，取負極材料質量10%的PVDF，再用N-甲基毗咯烷酮作溶劑，將其配制成5%的溶液。之后與處理一的步驟一致。最后進行電池裝配。2.6.2電池的組裝以鋰片為負極，以所合成的材料制作正極，電解液采用1molL-1的LiPF6的碳酸乙烯酯（EC）/碳酸二甲酯（DMC）（體積比為1:l）的溶液，隔膜為Celgard2400聚丙烯微孔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2016型扣式電池。其結構如圖1所示

圖12016型扣式電池上下殼體。組裝時依次將兩片鋰片圖隔膜20吸液S式電正極放入電池負極腔內，然后注入足量的電解液，再蓋上正極殼蓋。最后將組裝好的扣式電池在紐扣電池封裝機上進行密封。其組裝過程如圖2所示。圖2扣式電池組裝示意圖。3.1熱重差熱分析Heatflow(mW)0 100 200 300 400 500 600 700Heatflow(mW)0 100 200 300 400 500 600 700Temperatureure(°C)圖3改性石墨的TG曲線圖3為改性石墨在第一次焙燒過后所得產物的TG曲線，從圖可看出產物石墨-700C(4h)從開始通入熱流到240。*間的失重是石墨碳化、品體結構發生改變所致，這部分的失重率約為20%。240C左右，樣品趨于恒重。通過TG曲線，可知

樣品煅燒溫度控制在400°C以上能夠獲得穩定品形結構的產物。3.2SEM分析圖4為改性天然石墨-N2-700°C-4hSEM圖，改性天然石墨(NG-1)-700-4h形貌、粒徑分布比較均勻，顆粒品型較好，粒徑在50到80nm之間，結品性也較好，比較適合用作電池材料。圖4改性天然石墨-N2-700C4hSEM圖Specificcapacity(mAhgT)圖5天然石墨的前10周充放電曲線(0?1C，0.01~2.0V)圖5給出天然石墨比容量與電壓之間的關系曲線。由圖可見，石墨的具有較平的充放電平臺，充放電電壓平臺不明顯，此外由圖知，天然石墨首次充電比容量154.3mAh?g-i，首次放電比容量為280.3mAhgi，首次充放電不可逆容量較大，達到162.3mAhg1,首次充放電的庫倫效率為55.04%。圖6改性天然石墨(NG-1)的CV曲線(0?1mVs-1，0.01~2.0V)圖6給出改性天然石墨第二次和第三次循環伏安曲線圖，沒有明顯的氧化峰，還原峰的電勢為0.2V。放電電流從0mA到0.8mA，充電電流從0mA到0.7mA。在充電電流升至0.8mA時，電極電壓明顯降低。鋰的插入是在石墨薄層邊界進行的。由于邊界面積小，及石墨顆粒之間的互相阻擋作用，致使由石墨組成的陽極存在很大的動力學障礙，所以只能采用低倍率充放電，才能有較高的電壓。圖7表示的是改性石墨的比容量與電壓之間的關系曲線，有圖知，改性石墨具有明顯優異的電化學性能，基本保持了石墨的具較平的充放電平臺。在0.01?2.0V的電壓下，循環10周后，其比容量仍然保持在400mAh?g-i左右，循環衰減較慢。首次放電比容量為504.9mAhg1，首次充電的的比容量為405.5mAh-g-1，不可逆容量明顯降低，庫倫效率為80.3%，有較明顯的充放電電壓平臺。Specificcapacity(mAhg-1)圖7改性天然石墨的前1