二次鋰電池正極材料制備及性能研究.pdf

1、隨著電力車和各種新型便攜式電子設(shè)備應(yīng)用的迅速發(fā)展,對于清潔可再生能源的需求也與日俱增。因此,探索下一代能量儲存的新材料和新設(shè)備尤為重要,開發(fā)高效的能源存儲方式意義非凡。
　　二次鋰電池是近年來發(fā)展起來的一種新型電源,是世界各國爭相研究和開發(fā)的熱點。在過去的二十年內(nèi),鋰電池以其高能量密度的特性引領(lǐng)可攜帶電子設(shè)備走向了一個新的變革。但是,隨著市場需求的不斷變更,人們對下一代的鋰電池也提出了更高能量密度、更好的安全性能以及更低的成本等的

2、要求。對比各類電池體系,開發(fā)新型鋰離子電池或鋰硫電池是鋰電池行業(yè)的發(fā)展方向。
　　橄欖石型 LiFePO4理論比容量高,熱穩(wěn)定性好,是動力型鋰離子電池理想的正極材料之一,但其本身結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致電子電導(dǎo)率低,鋰離子擴散速率慢限制了實際應(yīng)用。本文提出了氮甲基吡咯烷酮(NMP)輔助溶劑熱合成 LiFePO4工藝,并采用蔗糖為碳源對其進行碳包覆改性。結(jié)果表明,NMP能有效抑制晶粒過度生長改善分散性,碳包覆能夠促進 LiFePO4顆粒進一步細(xì)

3、化;制備的LFP/C復(fù)合材料具有簡單快速的鋰離子擴散和良好的電子傳輸路徑,25 oC測試,0.2 C放電容量130 mAh/g,60 oC測試,0.2 C放電容量160 mAh/g,接近理論容量。
　　鋰硫電池相較鋰離子電池,其能量密度更高,成本低廉,是極具發(fā)展前景的二次電池儲能體系。但 S及放電產(chǎn)物 Li2S的絕緣性,充放電過程中產(chǎn)生的飛梭效應(yīng)與體積膨脹效應(yīng)導(dǎo)致電極材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,限制了鋰硫電池的實際應(yīng)用。構(gòu)建具有高導(dǎo)電性以及多

4、孔道高比表面積的剛性載體結(jié)構(gòu),抑制多硫化物擴散,提高電池的電化學(xué)性能,成為其研究的關(guān)鍵。為了解決這些技術(shù)瓶頸,本文提出了利用碳納米管(MWCNT)、石墨烯(HPG)的高比表面、優(yōu)良導(dǎo)電性和力學(xué)性能以改善鋰硫電池上述問題,以碳材料 MWCNT、HPG為基元材料,與硫液相復(fù)合,制備了“fish in net”結(jié)構(gòu)石墨烯-硫、同軸結(jié)構(gòu) MWCNT@S復(fù)合電極材料。構(gòu)建了能夠?qū)w積膨脹及飛梭效應(yīng)有效抑制的高性能復(fù)合電極。電化學(xué)性能測試,兩種復(fù)合