鋰鈷氧電池正極材料的改性研究.pdf

1、鋰離子二次電池具有工作電壓高、比能量高、體積小、質(zhì)量輕、內(nèi)電阻小、自放電率低、可快速充電、無記憶效應(yīng)、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，是繼鎳氫電池之后的新一代可充電電池，其中正極材料是鋰離子電池的一個(gè)重要組成部分，正極材料的性能對(duì)鋰離子電池的工作性能有著很大影響。 目前被商品化的鋰電池正極材料只有層狀LiCoO2，由于其具有可逆性、放電容量高、充放電效率高、工作電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而被普遍采用。然而，在鋰離子電池中正極材料不可避免地暴露于電解液中，

2、正極材料與電解液之間的惡性相互作用引起性能惡化，造成鋰離子電池多次循環(huán)后的電化學(xué)性能并不理想；另外，研究發(fā)現(xiàn)，在多次充放電過程中，由于鋰離子的反復(fù)嵌入和脫出，使LiCoO2結(jié)構(gòu)經(jīng)歷多次收縮和膨脹，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致LiCoO2發(fā)生顆粒間松動(dòng)而脫落，使內(nèi)阻增大，容量減??；加之LiCoO2安全性差且Co價(jià)格昂貴、資源短缺、存在污染，因此急需開發(fā)比能量高、穩(wěn)定性好、成本低廉的新型正極材料。 本文以LiOH·H2O和Co2O3為反應(yīng)原料

3、，用高溫固相法合成了單一相層狀LiCoO2正極材料，并對(duì)其性能進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)其首次充放電容量高、充放電效率高，但是在循環(huán)25圈后，其放電容量衰減變快，循環(huán)性能變差。 為改善LiCoO2的循環(huán)性能，本文采用均勻沉淀法，以醋酸鎂[Mg(CH3COO)2·4H2O]和氨水[NH4·OH]為原料，對(duì)試驗(yàn)室合成的LiCoO2正極材料進(jìn)行了表面包覆MgO的處理，循環(huán)性能測試結(jié)果表明，在多次循環(huán)后，包覆MgO的LiCoO2的循環(huán)性能好于未包

4、覆的。通過試驗(yàn)得出2％為最佳包覆量。 為解決Co資源匱乏造成的正極材料的價(jià)格昂貴問題，通過試驗(yàn)希望尋找到一種Co的替代氧化物或能對(duì)Co進(jìn)行部分替代的氧化物，因?yàn)镕e和Co原子序數(shù)只差1，而且它們很多性質(zhì)相近，所以試驗(yàn)中選用了Fe元素作為摻雜元素，并對(duì)摻雜后得到的材料進(jìn)行了性能測試。測試結(jié)果表明，合成的鋰鐵鈷氧(LiFexCo1-xO2)正極材料中只有LiFe0.1Co0.9O2和LiFe0.2Co0.8O2具有一定的初始充放電容