碳復合硅酸鈷鋰的溶劑熱合成及其儲鋰問題分析【文獻綜述】

1、文獻綜述文獻綜述化學化學碳復合硅酸鈷鋰的溶劑熱合成及其儲鋰問題分析碳復合硅酸鈷鋰的溶劑熱合成及其儲鋰問題分析摘要：摘要：利用乙二醇，水，葡萄糖運用水熱法合成硬碳球，利用鋰源、鈷源、硅源及碳球等運用溶劑熱法合成碳復合硅酸鈷鋰正極材料。利用藍電電池測試系統(tǒng)和電化學工作站對碳復合硅酸鈷鋰正極材料在不同的環(huán)境溫度和電流密度下的嵌脫鋰特征進行詳細分析，并結合X射線粉末衍射等分析技術研究這些因素對材料的結構變化、可逆容量和循環(huán)性能的影響。最后，系統(tǒng)

2、總結出適合鋰離子電池用硅酸鐵鋰正極材料的最佳環(huán)境溫度、電流密度等工作參數(shù)。研究歷史研究歷史現(xiàn)狀：現(xiàn)狀：鋰離子蓄電池自20世紀90年代商業(yè)化以來，廣泛應用于各種便攜式電子產(chǎn)品，并成為電動車和混合動力車的儲能裝置。由于具有工作電壓高、能量密度大、自放電率低、循環(huán)壽命長、無記憶效應以及環(huán)境友好等優(yōu)點而成為便攜式電子產(chǎn)品的理想電源。近年來新一代電子產(chǎn)品及動力工具的進一步開發(fā)導致對電源系統(tǒng)的比能量和比功率提出了更高要求而新型高容量電極材料特別是正

3、極材料的設計與制備是獲得高性能鋰電池的關鍵。石油的有限儲量和汽車造成的嚴重環(huán)境污染是目前人類面臨的緊迫性世界難題以電池為動力源的電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)是近年來發(fā)達國家競相研究開發(fā)的熱點之一電池是電動汽車的關鍵部件.1991年，日本SONY公司推出了第一代商業(yè)化鋰離子電池，采用LiCoO2[1]為正極。1997年，Goodenough研究小組首次報道了一類新型鋰離子電池正極材料Li2MSiO4（M=Fe，Mn，Co，Ni

4、）[2]，但是LiMPO4(M=Fe，Mn，Co，Ni)材料理論容量較低，并且電子電導率與振實密度很難同時提高，難以滿足新一代大容量鋰二次電池的需要。2000年，美國有專利報道了用Li2MSiO4[3](M=Fe，Mn，Co，Ni)作為鋰離子電池正極材料的可能。2005年，瑞典烏普薩拉大學的Nyte′n博士首次合成出Li2FeSiO4鋰離子電池正極材料，得到較為理想的電化學性能。由于硅酸鹽具有原料易得及低成本等誘人的特點，以Li2FeS

5、iO4為代表的Li2MSiO4[4](M=Fe，Mn，Co，Ni)一系列新型正極材料迅速引起眾多研究人員的關注。課題研究的主要內容課題研究的主要內容通過溶劑熱法獲得納米碳球與硅酸硅鋰相復合的鋰離子電池正極材料評價合成條件對材料制備的影響分析所得的材料的結構和電化學性能并優(yōu)化合成工藝以獲得具有優(yōu)異儲鋰性能的碳復合硅酸鈷鋰正極材料。1.以乙二醇和水為介質通過葡萄糖的脫水縮聚反應獲得硬碳球運用掃描電子顯微鏡、X射線粉末衍射和紅外振動光譜分析分

6、析硬碳球的形貌、尺寸及結構。2.將納米碳球作為負載材料使得一定化學計量比的氯化鈷、納米二氧化硅、氫氧化鋰通過溶劑熱的方法反應生成硅酸鈷鋰并負載在納米碳球表面并運用掃描電子顯微鏡、X射線粉末衍射和紅外振動光譜分析分析硬碳球的形貌、尺寸及結構。3.將碳復合硅酸鈷鋰作為正極、金屬鋰作為負極組裝成鋰離子電池評價這種復合材料的電化學性能并根據(jù)實驗結果優(yōu)化合成工藝以最終獲得具有優(yōu)異儲鋰性能的碳復合硅酸鈷鋰正極材料。結語和展望結語和展望碳復合硅酸鈷鋰

7、正極材料是下一代高容量的鋰離子蓄電池正極材料。由于其自身優(yōu)異的化學穩(wěn)定性好、平臺電位高、制備方法簡單較高的比能量成為電動汽車用鋰離子蓄電池的潛在正極材料具有良好的應用前景。此類正極材料的具有更高的脫嵌鋰電壓而其它性能較差是目前亟需解決的問題而且電池對環(huán)境的污染問題也很嚴重明確材料的電化學嵌脫鋰機理以及材料在充放電過程中的結構相變過程是解決上述問題的關鍵所在。因此結合量子化學計算的理論研究方法制備高純的聚陰離子型硅酸鹽正極材料或是復合型正

8、極材料將是此類電極材料的理論研究重點和發(fā)展方向。主要參考文獻[1]A.R.ArmstrongC.LynessM.MerierP.G.BruceStructuralPolymphisminLi2CoSiO4IntercalationElectrodes:ACombinedDiffractionNMRStudy[J]Chem.Mater.201022:1892–1900.[2]Q.WangH.LiL.Q.ChenX.J.HuangNovel

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