LiMBO3(M=Fe、Mn)體系鋰離子電池新型正極材料制備及性能研究.pdf

1、本研究首先簡單介紹了目前常見的鋰離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、電化學(xué)性能以及它們的研究現(xiàn)狀。然后將工作重點(diǎn)集中在硼酸鹽類LiMBO3(M=Fe、Mn)正極材料的研究，初步探索了兩步法、溶劑熱法、聚合物分解法在LiMBO3正極材料制備上的可行性；主要考察了溶膠-凝膠法制備LiMBO3/C正極材料的工藝條件，在此基礎(chǔ)上制備LiFeBO3/LBO復(fù)合材料，探索LBO對LiFeBO3結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響。在研究過程中，通過熱重-差熱分析(TG-

2、 DTA)選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)制備溫度，利用X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等測試手段表征材料結(jié)構(gòu)以及微觀形貌，并且通過充放電測試、循環(huán)伏安法(CV)、交流阻抗等方法測試材料的電化學(xué)性能。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩步法合成的LiFeBO3正極材料，其電化學(xué)性能不理想，首次放電比容量僅為27 mAhg-1。溶劑熱法制備LiFeBO3正極材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不理想，制備的產(chǎn)物雜質(zhì)較多。聚合物分解法制備的LiFeBO3/C、LiMnBO3/

3、C正極材料在C/20倍率下分別獲得了130mAhg-1、72mAhg-1的首次放電比容量；但兩者均有較大的容量衰減，循環(huán)30次后，材料的放電比容量分別降至40mAh?g-1、55mAhg-1。溶膠-凝膠法合成的LiFeBO3/C正極材料，以C/20倍率在1.5~4.5 V電壓區(qū)間進(jìn)行充放電時，獲得了115.5mAhg-1的首次放電比容量；且測試得出其循環(huán)性能較好。采用溶膠-凝膠法制備的LiMnBO3/C正極材料，以C/20倍率、電壓區(qū)間

4、為1.7~4.7V時，首次放電比容量為78mAhg-1；但循環(huán)性能較差。
　　溶膠-凝膠法制備 LiFeBO3/LBO復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LBO的加入沒有引起LiFeBO3結(jié)構(gòu)的變化。充放電測試表明，復(fù)合材料中 LBO含量的提高可以逐步改善LiFeBO3材料的電化學(xué)性能，尤其是加入的LBO含量為15.1 wt％，以C/20倍率、1.5~4.5 V電壓區(qū)間進(jìn)行充放電時，獲得近200mAhg-1的首次放電比容量，且30次循環(huán)后放電