鋰離子電池正極材料Li2MoO3的合成及改性研究.pdf

1、新型層狀多電子轉(zhuǎn)移體系正極材料Li2MoO3可允許兩個Li+進(jìn)行可逆脫嵌，其理論比容量（339mAh/g）較高，有望成為替代Li2MnO3基正極材料的候選體系之一。本論文系統(tǒng)的研究了層狀Li2MoO3正極材料的合成工藝及改性方法。取得的主要研究進(jìn)展和成果如下：
　　采用固相法合成鋰過量5％的正極材料Li2MoO3，獲得了純度較高的Li2MoO3，其在C=5mA/g，1.5～4.5V條件下的初始放電比容量可達(dá)到180.6mAh/g，

2、放電中壓穩(wěn)定在2.2V左右。但由于其容量保持率非常低，僅有56.8%，導(dǎo)致電池極化現(xiàn)象明顯；加之該材料導(dǎo)電性差導(dǎo)致倍率性能差的問題，本論文對其展開一系列的改性研究。
　　首先，利用LiCoO2與Li2MoO3形成有限型固溶體(1-x)Li2MoO3·xLiCoO2，XRD測試表明，隨著鈷摻雜量的增多，峰位向大角度移動，引起了晶胞參數(shù)的變化，成為Co進(jìn)入材料晶格位置的有力佐證；當(dāng)鈷摻雜量為0.2時超出了材料的固溶度，出現(xiàn)了雜相。SE

3、M顯示Co的引入有效地降低了材料的平均顆粒尺寸，當(dāng)Co的摻雜量為0.1時，在還原氣氛下以750℃保溫48h的煅燒制度合成的樣品顆粒分布均勻，粒徑約為300nm左右。在該條件下得到的樣品Li1.9Mo0.9Co0.1O2.9（簡寫為LMCO）具有最佳的電化學(xué)性能：在5mA/g的電流密度下，首次放電比容量達(dá)到219.7mAh/g，經(jīng)過20次充放電循環(huán)后容量保持率較未摻雜的材料提高了12%，說明摻雜Co對于穩(wěn)定材料的容量起到了一定的作用；同時

4、其放電中壓穩(wěn)定在2.3V左右，相比未摻雜樣品有少許提高。
　　其次，以葡萄糖和蔗糖為碳源分別對正極材料Li2MoO3進(jìn)行包覆改性，在討論范圍內(nèi)碳包覆對材料的物相均未產(chǎn)生影響。電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示，所有Li2MoO3/C樣品的首次庫倫效率均在100%以上；其中當(dāng)葡萄糖的包覆量為15wt%，蔗糖包覆量為20wt%時，700℃下保溫2h的碳化工藝最優(yōu)，包覆的碳層分布均勻（厚度為8～9nm）。在該條件下合成的兩種包覆材料在5mA/g的電

5、流密度下，初始容量分別為299.6mAh/g和263.5mAh/g，顯著提升了材料的容量；當(dāng)電流密度升高到20mA/g時，材料的初始容量分別為220.9mAh/g和212.4mAh/g，且容量保持率分別為75.5%和74.2%；電池的極化程度也明顯減小，說明葡萄糖和蔗糖包覆大幅度地提高了材料的導(dǎo)電性、循環(huán)性能及倍率性能。
　　基于上述改性手段，將鈷摻雜和碳包覆兩種手段相結(jié)合，在形貌上它們顆粒細(xì)?。?00～300nm）、分布均勻，改