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自1990年Sony公司实现锂离子电池商业化以来,锂离子二次电池以其优越的性能受到各国研究工作者和企业的普遍重视,被广泛地应用于笔记本电脑、移动电话、便携式设备器件、电动工具等领域,成为发展最快的新型二次电池。炭电极材料以其高度的结构稳定性和良好的循环性能引起世界范围内的广泛研究与开发,成为目前唯一实现商业化应用的锂离子电池负极材料。 由于制备方法和前驱体的不同,炭材料的微观结构、形貌和晶型变化很大。在已商品化的炭材料中,中间相炭微球(MCMB)被认为是最具有发展潜力的一种炭材料。这是因为,MCMB直径在5—40微米之间,呈球形片层结构且表面光滑,与其他炭材料相比有以下优点:(1)球状结构有利于实现紧密堆积,从而可制备高密度的电极;(2)MCMB的表面光滑和低的比表面积可以减少在充电过程中电极表面副反应的发生,从而降低第一次充电过程中的库仑损失;(3)球形片层结构使锂离子可以在球的各个方向插入和放出,解决了石墨类材料由于过高各向异性引起的石墨片层溶涨、塌陷和不能快速大电流充放电的问题。球形碳材料和球形炭包覆金属材料一直是人们研究的热点。 本工作着眼于超微米/纳米球形炭材料的制备、表征和电化学性能的研究。以均四甲苯和二茂铁为原料经原位聚合、炭化过程制备出球形纳米Fe/C复合材料;以PVC为原料通过碱处理、交联和炭化处理得到最终产物——超微炭球。实验中采用SEM、XRD、TEM、HREM、IR、TG-DSC、循环充放电等分析测试手段对产物进行结构分析和性能表征,阐明低温热处理炭材料的结构、性能与其电化学行为之间的关系。 研究结果表明,在球形纳米Fe/C复合材料中,随二茂铁添加量的增大,产物的收率提高,当二茂铁添加量在40%以下时,获得的纳米Fe/C复合材料的形貌以炭包覆纳米铁粒子为主;当二茂铁添加量在40%以上时产物中的管状和纤