熱電池正極材料CoS2及CoS2-LVO復合材料性能研究.pdf

1、CoS2在合成和存儲過程中會產(chǎn)生雜質CoSO4、CoS和S，導致正極材料電阻率升高，極化增加，熱穩(wěn)定性下降，產(chǎn)生尖峰電壓等問題。CoS2的放電電壓相對釩氧化物正極材料較低，不能夠滿足高功率輸出需求。針對以上兩方面問題，本論文在前期提純方法基礎上進一步改進了提純工藝，采用摻雜釩氧化物方法改性CoS2來提高其放電電壓。具體研究工作及結果如下幾方面。
　　進一步分析了70℃干燥條件下，提純后CoS2中雜質含量隨干燥時間的變化，干燥時間為

2、6h時為最佳干燥時間，若經(jīng)過乙醇清洗后，干燥4h最佳。干燥時間不會對雜質S含量產(chǎn)生明顯影響。詳細研究了熱堿除S時堿液濃度對雜質S含量的影響，發(fā)現(xiàn)雜質S的含量會隨著堿液濃度增加而降低并趨于最低值0.03％。乙醇清洗后 CoSO4含量比未經(jīng)過乙醇清洗要低0.05%，雜質CoS和S含量無明顯降低。最終優(yōu)化了CoS2提純工藝。
　　關于CoS2提純前后結構與電性能的研究，主要研究了CoS2提純工藝對其晶體結構的影響、研究了其高溫的熱穩(wěn)定性

3、、及其外觀形貌。提純后CoS2的熱穩(wěn)定性有明顯的提高，CoS2外觀形貌變?yōu)榈母邮杷?，可以增加發(fā)生電化學反應的界面面積。經(jīng)過不同的提純步驟后電性能均有提高，在越大的電流密度放電下，電性能提高越明顯。
　　研究了不同氬氣流速下偏釩酸銨分解產(chǎn)物。釩氧化物(VO2，V2O5,V6O13)及鋰化的釩氧化物(LiV3O8，LiV2O5)制備。確定了氬氣流速對釩氧化物影響，氬氣流量分別為40、30、20、0 mL/min時，分解產(chǎn)物主相分別為

4、VO2，V3O7，V6O13，V2O5。確定了LiBr·H2O用量對LVO的影響。當LiBr·H2O用量為20%，30%，50%時，LVO分別為LiV3O8，LiV2O5與LiV3O8混合物及LiV2O5。發(fā)現(xiàn)LiV3O8的放電電壓要比CoS2放電電壓高0.4V左右，但是放電壽命卻不及CoS2。制備了CoS2-LVO正極材料，并對其電性能進行了測試。LVO與VO2摻雜比例為5%且在140mA/cm2恒流放電下，電壓比單純CoS2分別提高