鋰離子電池正極材料LiCoO-,2-的微波合成研究.pdf

1、鋰離子電池是20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)的新型可充電電池，是繼鎳氫電池之后的新一代綠色環(huán)保電池。鋰離子電池具有高電壓(平均工作電壓3.6V)、高能量(平均能量是Cd/Ni電池的2.6倍，MH/Ni電池的1.75倍)、質(zhì)量輕、體積小、內(nèi)阻小、自放電小、循環(huán)壽命長(＞1000次)、可快速充電、無記憶效應(yīng)等特點(diǎn)。鋰離子電池的性能在很大程度上取決于正極材料，研究和開發(fā)高性能正極材料已成為鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。LiCoO2作為鋰離子電池的正極材料，由于

2、其可逆性、放電容量、充電效率、電壓的穩(wěn)定性等各方面性能好，目前被商品化的鋰離子電池廠家普遍采用。 本文以LiOH·H2O和Co2O3為反應(yīng)原料，微波合成法制備了LiCoO2粉體。通過熱重分析(TGA)和差熱分析(DTA)研究了LiCoO2的反應(yīng)過程；以X射線分析(XRD)和掃描電鏡(SEM)為手段研究了LiCoO2粉末的結(jié)構(gòu)和微觀形貌；采用DC一5電池性能測試儀對其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究；討論了摻雜元素對LiCoO2的結(jié)構(gòu)和充放電

3、性能的影響。 實(shí)驗(yàn)分別考察了用微波法制備LiCoO2的合成溫度、反應(yīng)時(shí)間、微波輸出功率、原料研磨時(shí)間、Li，Co配比對合成LiCoO2的影響，確定了LiCoO2的合成條件：微波輸出功率為900W，反應(yīng)時(shí)間為16min，原料研磨時(shí)間45min，反應(yīng)原料中Li、Co摩爾比1.05。 微波法制備的LiCoO2為藍(lán)黑色粉體，X射線衍射分析表明其為α一NaFeO2層狀結(jié)構(gòu)，無雜相。掃描電鏡分析顯示樣品顆粒形狀規(guī)則，邊界光滑，無團(tuán)聚

4、現(xiàn)象。 研究了合成的LiCoO2的電化學(xué)性能，討論了試驗(yàn)電池正極片組成、集流體和粒度分布對LiCoO2電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明集流體應(yīng)選擇鎳網(wǎng)，正極片的最佳組成為活性材料、炭黑、PVDF的質(zhì)量百分含量分別為85％、10％、5％，過篩后的LiCoO2電化學(xué)性能比未過篩的好。以金屬Li片為負(fù)極，以1mol/LLiPF6/EC+DME(1：1)為電解液，以聚丙烯為隔膜，組裝成實(shí)驗(yàn)電池，以I=0.3mA/cm2在2.8～4.2V之間進(jìn)