鋰離子電池鉻鉬鐵鋰氧化物正極材料的制備和電化學(xué)性能研究.pdf

1、LiFePO4正極材料在成本、高溫性能、安全性等方面具有優(yōu)勢，已成為當(dāng)前主流的動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料。但是，LiFePO4仍存在堆積密度低、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、性能穩(wěn)定性差等問題。我們合成了幾種新型正極材料:LiMFeOx(M=Cr, Mo)和LiMoCrOx，研究了還原溫度和化學(xué)計(jì)量比對其電化學(xué)性能的影響。通過X射線衍射(XRD)、電子掃描(SEM)對材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，恒電流充放電測試對其電化學(xué)性能進(jìn)行分析，探索其作為鋰離子電池

2、正極材料的可行性。具體研究工作如下:
　　(1)共沉淀法制備LiCrFeOx。用Cr(NO3)3和Fe(NO3)3為原料，加(NH4)2CO3產(chǎn)生沉淀物，燒結(jié)獲得前驅(qū)體，加鋰鹽煅燒，獲得LiCrFeOx正極材料。SEM分析表明，共沉淀法制備的材料粒徑?。?00nm左右），顆粒分布均勻。通過實(shí)驗(yàn)對照，研究不同的(Cr、Fe、Li)摩爾比、還原溫度，對材料的電化學(xué)性能的影響。恒電流充放電測試表明，化學(xué)計(jì)量比為Li2CrFeOx(Cr∶

3、Fe=1、Li∶Cr=2)時(shí)，通H2高溫700℃還原，首次充電容量為142.9mAhg-1，首次庫侖效率為74.2％。雖然首次庫侖效率不高，但是隨著循環(huán)的進(jìn)行，性能逐漸改善。
　　(2)高溫固相法合成LiMoFeOx材料。將原料(NH4)6Mo7O24·4H2O和Fe2O3粉末研磨混合均勻，煅燒獲得前驅(qū)體。實(shí)驗(yàn)對照表明，化學(xué)計(jì)量比為Li3Mo1.5FeOx時(shí)，當(dāng)還原溫度從700℃提高到780℃時(shí)，首次充電容量從54.4mAhg-1

4、大幅提高到141.9mAhg-1。摩爾比滿足Li∶Mo≤2時(shí)，隨著鋰含量的增加，首次充電容量逐漸增加，電化學(xué)性能也隨之改善。
　　(3)共沉淀法制備LiMoCrFeOx。將(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cr(NO3)3和Fe(NO3)3的混合溶液沉淀、燒結(jié)，加鋰鹽煅燒獲得前驅(qū)體。XRD測試結(jié)果表明，Li2.85Mo1.2Cr03FeOx為LiCr3Fe2Ox和LiMo3Fe2Ox組成的復(fù)合體系，氧化鉬和氧化鉻相互混合，分隔成

5、極細(xì)顆粒，增加了正極材料的鋰離子傳輸通道，提高了充電容量?；瘜W(xué)計(jì)量比為Li2.85Mo1.2Cr0.3FeOx時(shí)，電化學(xué)性能較佳，首次充電容量為176.7mAhg-1，首次庫侖效率為91.66％。電池充放電測試表明，鉬與鉻摩爾比一定時(shí)，鋰含量增加，首次充電容量和電化學(xué)性能均得到提高。隨著鉻含量的增加，氧化鉻的原子間作用力增強(qiáng)，降低了Li+擴(kuò)散系數(shù)，電化學(xué)性能降低。
　　(4)共沉淀法制備LiMoCrOx。將(NH4)6Mo7O24