鋰離子電池層狀正極材料的合成及性能研究.pdf

1、本論文主要從材料的合成和修飾改性兩方面入手，系統(tǒng)研究了鎳鈷系層狀正極材料，并找到了提高材料性能的有效途徑。主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1.首先概述了鋰離子電池的發(fā)展歷程、工作原理及其正極材料的研究現(xiàn)狀，提出本論文的選題意義及研究?jī)?nèi)容。 2.以聚丙烯酰胺(PAM)為模板劑用微波-固相復(fù)合加熱技術(shù)在空氣氣氛下成功合成了鋰離子電池系列LiNixCo1-xO2正極材料。通過(guò)對(duì)不同條件下合成材料的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的系統(tǒng)研究，建立

2、了合成條件-結(jié)構(gòu)形貌-材料性能三者之間的關(guān)系和規(guī)律。 3.模板調(diào)控和微波-固相復(fù)合加熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)了晶相形成和晶粒生長(zhǎng)方式及其形貌的調(diào)控。實(shí)驗(yàn)表明：PAM調(diào)節(jié)材料微觀形貌和晶相的同時(shí)可以明顯改善材料的電化學(xué)性能，這主要與其炭化后殘留碳有關(guān)。微波加熱有利于晶核的形成，因而可以在較低的鍛燒溫度用較短的時(shí)間合成性能優(yōu)異的純相正極材料。 4.與高溫固相法相比，該方法合成的LiNi0.5Co0.5O2正極材料具有良好的層狀結(jié)構(gòu)、無(wú)明顯

3、的陽(yáng)離子混排現(xiàn)象，顆粒為類球形、分布均勻。電化學(xué)性能測(cè)試表明：經(jīng)首次循環(huán)活化后，鋰離子的擴(kuò)散速率明顯提高，材料具有良好的離子傳導(dǎo)能力及電荷轉(zhuǎn)移能力，有較高的放電比容量及良好的循環(huán)性能。 5.通過(guò)體相摻雜La來(lái)抑制大電流充放電時(shí)材料的結(jié)構(gòu)變化；通過(guò)表面修飾技術(shù)在材料表面包覆ZnO避免與電解液的惡性作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：材料的快速充放電能力和界面穩(wěn)定性能得到了明顯的改善，為該材料在大功率用電器上的使用提供了可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 6