鋰離子電池負(fù)極材料鈷酸鋅的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池其有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無記憶效應(yīng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來逐漸成為新能源研究應(yīng)用領(lǐng)域的主要研究方向之一。電極材料對(duì)鋰離子電池的性能有著重要影響，其中過渡金屬氧化物負(fù)極材料具有遠(yuǎn)高于碳類負(fù)極材料的理論容量而成為研究的熱點(diǎn)。
　　尖晶石型鈷酸鹽由于具有較高的放電比容量及熱穩(wěn)定性，低毒性、低成本等優(yōu)點(diǎn)而備受人們關(guān)注。但其充放電過程中體積變化大、導(dǎo)電性差等缺點(diǎn)制約了其應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展。研究表明，通過納米化、形貌調(diào)控及元素?fù)诫s等可

2、有效改善上述問題，從而有效提高其電化學(xué)性能。
　　本文以ZnCo2O4作為研究對(duì)象，以硝酸鋅為鋅源、硝酸鈷為鈷源、尿素為沉淀劑及CTAB為表面活性劑，采用溶劑熱法制備前驅(qū)體，再經(jīng)高溫煅燒制得ZnCo2O4粉體。試驗(yàn)中，首先對(duì)尿素/CTAB比、加熱溫度、保溫時(shí)間、煅燒溫度等不同工藝參數(shù)用控制變量法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究它們對(duì)材料結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的影響，在此基礎(chǔ)上優(yōu)選出最佳試驗(yàn)條件，所制備電池經(jīng)50次循環(huán)后的放電比容量仍達(dá)261.9

3、mAh/g。
　　對(duì)結(jié)構(gòu)中Co位原子進(jìn)行了Fe元素?fù)诫s，研究不同摻Fe量對(duì)材料結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能的影響。研究表明，F(xiàn)e摻雜可有效提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性，其中ZnCo1.6Fe0.4O4經(jīng)50次循環(huán)后的放電比容量高達(dá)296.8mAh/g。
　　鑒于鎳基氧化物具有較高的倍率性能，本文還研究了Ni元素?fù)诫s的影響。對(duì)于ZnCo2-xNixO4，當(dāng)x=0.2時(shí)，所制得材料具有較好的循環(huán)性能和倍率性能，在電流密度100mA/g下循環(huán)