鋰離子電池正極材料的合成及改性研究.pdf

1、隨著鋰離子電池在我們?nèi)粘Ｉ钪性絹?lái)越廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)它的關(guān)注和要求也越來(lái)越高。眾所周知，電池是由正負(fù)兩級(jí)構(gòu)成的，但是現(xiàn)有的正極材料所具備的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法與負(fù)極相比，這限制了鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。因此，足夠的能量存儲(chǔ)能力仍是目前鋰離子電池面臨的一個(gè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外科研工作者們正致力于通過(guò)各種改性方法來(lái)提高現(xiàn)有電極材料的比容量又或者去開發(fā)新型的高能量密度的電池材料。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)噴霧干燥法一步合成了0.6Li[L

2、i1/3Mn2/3]O2-0.4LiNi(2+x)/6Mn(2+x)/6Co(1-x)/3O2(X=1,3/4,1/2,1/4,0)系列的電極材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能做了研究。研究結(jié)果表明：在這5個(gè)組分中，隨著Co的增加，從結(jié)構(gòu)上來(lái)看材料晶胞變小了，抑制了陽(yáng)離子混排使得原子排列整體趨于有序規(guī)整化。電化學(xué)性能方面，Co的引入使得更多的Li2MnO3被活化，產(chǎn)生了更高的初始比容量，但由于不可逆反應(yīng)，首次庫(kù)倫效率并不高，低Co時(shí)材料的循環(huán)

3、穩(wěn)定性很好，50圈后基本保持不變，而含Co量增加會(huì)使得穩(wěn)定性能有所下降。另外選取了x=0.5的組分采用溶膠凝膠法對(duì)其進(jìn)行了ZnO的包覆，通過(guò)對(duì)包覆條件（煅燒溫度和包覆量）的優(yōu)化選擇實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，1.5wt％的包覆量，700℃的煅燒溫度是比較合適的。包覆之后材料的整體結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生變化，電極材料表面包覆的一層 ZnO能比較好地減少其與電解液的接觸，從而使充放電時(shí)穩(wěn)定性得到提高，循環(huán)50次后容量保持率仍有97.5%。⑵利用噴霧干燥法成功合成型的

4、LiNi0.5Mn1.35Ti0.15O4低氧缺陷材料。通過(guò)鋰的預(yù)摻雜和后摻雜以及與尿素燃燒后處理這兩種方法來(lái)有效地控制材料的結(jié)構(gòu)和氧缺陷。并對(duì)合成的材料進(jìn)行了拉曼、XPS、SEM和電化學(xué)測(cè)試。結(jié)果表明，鋰在晶體結(jié)構(gòu)的增長(zhǎng)中發(fā)揮了重要作用，預(yù)摻鋰合成的材料顯示出了比后摻鋰更小的粒徑和低的氧缺陷。尿素燃燒后處理可以創(chuàng)建多孔的結(jié)構(gòu)來(lái)增加空氣和粉末之間的接觸面積，從而加速了氧缺陷的修復(fù)。然而，過(guò)量的尿素會(huì)導(dǎo)致材料的表面產(chǎn)生不良的Li2CO3和