LiCoO2材料電化學(xué)性能的研究.pdf

1、LiCoO2因具有較大的理論容量，較好的電子導(dǎo)電性、倍率性能和循環(huán)性能，是最早商業(yè)化且最具有應(yīng)用前景的材料。LiCoO2材料的實(shí)際容量很低，截止電壓為4.2VvsLi/Li+時(shí)，可逆比容量為140mAh/g，僅為理論容量的一半，此時(shí)只有50％的Li+脫出，若想增加容量，須通過(guò)提高充電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)電壓大于4.2V時(shí)，會(huì)加快Co在電解液中的溶解速度，降低材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，容量衰減速度加快。另外，Co資源非常稀有，價(jià)格昂貴。針對(duì)這些問(wèn)題，我

2、們采用了表面包覆的方法改進(jìn)其性能，除此以外，還研究了 xLi2MnO3·(1-x)LiCoO2和 LixNi0.85Co0.15Al0.03O2正極材料。本論文工作如下：
　　1、對(duì)9個(gè)具有不同粒徑的商業(yè)化LiCoO2正極材料進(jìn)行物相與形貌表征和充放電測(cè)試，發(fā)現(xiàn)粒徑的大小對(duì)材料的循環(huán)性能并沒(méi)有決定性作用，可能還與粒徑的分布、表面形貌等因素有關(guān)。
　　2、采用球磨法和液相法制備了Al2O3包覆的LiCoO2正極材料，并探究了包

3、覆前后材料電化學(xué)性能的變化，測(cè)試了在3.7-4.3,4.35,4.4,4.45,4.5,4.55和4.6V電壓范圍內(nèi)的充放電循環(huán)行為。結(jié)果表明，Al2O3包覆后在材料表面形成了一層保護(hù)膜，有效的阻礙了在高電壓下 Co的溶解，加強(qiáng)了材料在循環(huán)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使 LiCoO2材料的循環(huán)性能，尤其在高電壓下的循環(huán)性能得到改善。采用球磨法包覆效果最為明顯，在3.7-4.5V電壓范圍內(nèi)循環(huán)時(shí)，首次放電容量為175mAh/g，500圈后容量為11

4、3.4mAh/g，容量保持率為64.8%，而未包覆的僅為4%。
　　3、采用固相法在不同的燒結(jié)溫度下合成富鋰 xLi2MnO3·(1-x)LiCoO2(x=0.0,0.1,0.2)系列的固溶體材料。兩種方法得到的樣品均隨著Li2MnO3含量的增加，首次放電容量逐漸減少，但循環(huán)性能卻越來(lái)越好。1050℃燒結(jié)的樣品比在850℃燒結(jié)的樣品結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，在保持較高的首次放電容量的前提下也具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　4、采用高溫固相法

5、在一系列燒結(jié)溫度下合成了富鎳Li1.05Ni0.85Co0.15Al0.03O2正極材料。在T=700℃時(shí)合成的材料具有最高的初始放電容量和較好的容量保持率，在3.0-4.3V電壓范圍內(nèi)首次放電容量為142.5mAh/g，比800℃的樣品的高20-30mAh/g。在此溫度的基礎(chǔ)上合成了不同Li含量的LixNi0.85Co0.15Al0.03O2(x=1.0,1.02,1.05,1.07,1.09,1.11)材料，當(dāng)x=1.05時(shí)，材料中