新型鋰離子電池正極材料的研究.pdf

1、鋰離子電池具有工作電壓高、重量輕、比容量高、自放電小、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)、安全可靠、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于攝像機、移動電話、筆記本電腦以及便攜式測量儀器等電子裝置中，也是未來電動汽車用輕型高能動力電池的首選能源。開展新的正極材料和對現(xiàn)有正極材料進(jìn)行改性研究成為鋰離子電池材料領(lǐng)域的熱點。 本文選取了系列鋰化合物L(fēng)i5FeO4、L12NiFe2O4、Li0.5ZnFe2O4\ Li0.5ZnFe2O4、Li0.75Fe3

2、.25(Fe1.5Zri0.5)O8、LiCeO2、LiFe5O8、LiFeO2和LiFePO4作為研究對象，首先采用固相法進(jìn)行合成，X射線衍射分析對產(chǎn)物進(jìn)行物相分析，二次電池測試儀對正極材料進(jìn)行充放電性能測試，并根據(jù)放電性能對材料進(jìn)行篩選。研究結(jié)果表明鋰鐵氧化合物和磷酸鐵鋰作為正極材料具有較高的充放電容量，并對其進(jìn)行改性研究以進(jìn)一步提高放電性能。 采用噴霧干燥技術(shù)和冷凍干燥技術(shù)對鋰鐵氧正極材料的優(yōu)化結(jié)果表明：噴霧干燥和冷凍干燥

3、在300℃和700℃煅燒后的產(chǎn)物粒度分別為340.4nm、481.6nm和127.0nm和220.5nm。在300℃煅燒制備出的電極材料首次放電容量分別為232.4mAh/g和260.8mAh/g，均高于固相合成產(chǎn)物的放電容量180.6 mAh/g。隨著反應(yīng)溫度的升高，合成產(chǎn)物的放電容量均減小。經(jīng)過10個周期循環(huán)后，冷凍干燥放電容量保持在198.2mAh/g，而噴霧干燥放電容量為113.0mAh/g。由于冷凍干燥過程中前驅(qū)體溶液被凍結(jié)，

4、溶液中的離子很難移動，而水不經(jīng)過液態(tài)被升華，而噴霧干燥過程中前驅(qū)體溶液中的水在較高的溫度下被蒸發(fā)出去，溶質(zhì)顆粒在這個溫度下較容易發(fā)生團聚，因此冷凍干燥制備出的正極材料的顆粒尺寸小于噴霧干燥技術(shù)獲得的材料，從而使得冷凍干燥技術(shù)制備的鋰鐵氧正極材料具有更優(yōu)異的放電容量和循環(huán)性能。 通過冷凍干燥技術(shù)制備LiFePO4正極材料并通過檸檬酸加碳對其改性研究，結(jié)果表明：LiFePO4和LiFePO4/C均具有完好的橄欖石晶型結(jié)構(gòu)，粒度分布均

5、勻，粒度分布窄，平均粒度分別為234.6nm和174.5nm。電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示，LiFePO4/C比LiFePO4的容量保持率有所提高，特別是在1C和2C倍率下的放電容量：LiFePO4的放電容量為136.0mAh/g(0.1C，2.4V-4.2V，vsLi+/Li)，而LiFePO4/C的放電容量為145.0mAh/g，均高于固相合成產(chǎn)物的放電容量120.1mAh/g(0.1C，2.4V-4.2V，vsLi+/Li)。經(jīng)過10個