论文部分内容阅读
红磷作为电极材料理论比容量达2596 mAh/g，相比于商用锂离子电极材料具有较大的容量优势。但其电导率低，相应的电化学性能较差。本文利用多孔碳材料作为导电基底，并利用多孔结构限制红磷颗粒的尺寸，有利于提高复合材料的导电率以及红磷的利用率。本文采用两种比表面积不同的碳材料，采用气相和球磨方法分别合成多种磷含量的红磷/碳复合材料，对材料进行结构表征，并且研究了复合材料的电化学性能以及反应机制。
本文采用球磨法将红磷与导电炭黑(EC600JD)复合得含磷量19.9 wt％磷/碳复合材料，在1-4.5 V电压范围，在250 mA/g电流密度下，前30周容量逐渐增加，对应活性物质的活化过程，第30周时放电比容量为1423.4mAh/g，循环至100周时放电比容量为1270.9 mAh/g。EIS测试表明材料的内阻较大，电化学极化较大，这是由于球磨法得到的颗粒较大。为了进一步研究磷/碳复合材料在1 V以下的电化学性能，选用两种多孔导电碳黑EC600JD和BP2000，分别采用气相沉积法和球磨法来得到不同磷含量的复合材料，研究材料在0.05-3.5 V的电化学性能。导电碳黑(EC600JD)为导电基底时，首周存在较大不可逆容量，气相沉积法和球磨法得的磷/碳复合材料，400 mA/g电流密度下循环至20周时，放电比容量分别为357.8和384.3 mAh/g，和第二周放电比容量相比，容量保持分别为36.7％和50.1％。导电炭黑(BP2000)为导电基底时，首周存在较大不可逆容量，气相沉积法和球磨法得磷/碳复合材料，400 mA/g电流密度下，循环至20周时，放电比容量分别为406.6 mAh/g和419.4mAh/g，容量保持分别为42.7％和53.7％。气相沉积法合成的磷/碳复合材料，以导电碳黑(EC600JD和BP2000)为导电基底时，后者的倍率性能较好。采用球磨法时，后者的倍率性能较好。EC600JD为导电基底时，气相沉积法和球磨法合成的磷/碳复合材料，后者的循环稳定性较好。导电碳黑(BP2000)为导电基底时，球磨法合成的磷/碳复合材料循环稳定性更好。