新型磷酸钴锂正极材料的合成与电化学性能

发布时间：2017-12-06 17:18

  本文关键词：新型磷酸钴锂正极材料的合成与电化学性能

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【摘要】：锂离子电池是近年来具有广泛应用前景的新型能源。在锂电池中,正极材料决定电池容量密度,因此研究具有高性能的正极材料成为如今的研究热点。磷酸钻锂具有4.8V的高放电平台、高能量密度。但是,LiCoPO4正极材料的电导率及锂离子扩散速率较低,导致了循环性能和倍率性能较差,通过改性研究来改善这些问题。本文采用喷雾裂解法,考察产物合成温度、碳包覆和金属离子掺杂对产物的影响。结果表明：650℃下煅烧获得纯相LiCoPO4正极材料。SEM分析表明合成产物呈现多孔球状,一次粒子在200-300nm之间。在0.1C的倍率下,掺杂Fe2+的首次放电比容量是143.3mAh/g,经过10个循环后放电比容量为90.9mAh/g,循环保持率为63.4%。纳米球磨工艺合成LiCo1-xFexPO4/C正极材料。考察Fe含量对正极材料的影响。x=0.2时,LiCo0.8Fe0.2P04/C在0.1C倍率下首次放电比容量达到160.8 mAh/g,相比LiCoPO4/C提高许多,20个循环后LiCo0.8Fe0.2PO4/C的放电比容量是108 mAh/g,循环保持率是67.2%,相比LiCoPO4电化学性能得到较大的提高。经过阻抗分析,LiCo0.8Fe0.2PO4/C的锂离子扩散系数为1.2x10-13cm2/S。四元磷酸盐LiNiaMnbFecCodPO4/C(a+b+c+d=1)采用纳米球磨工艺合成。考察蔗糖和自制焦糖作为碳源以及不同金属离子成分对产物的微观形貌和电化学性能的影响。结果表明：焦糖形成网状结构的碳层包覆在材料表面,而蔗糖是以块状结构存在微孔中。同时,焦糖作为碳源合成的LiN10.05Mn0.25Fe0.3Co0.4PO4/C正极材料首次放电比容量为144.9mAh/g20个循环后容量保持率高达90.1%,并且值得一提的是平均放电比能量为543.85Wh/Kg,比LiNi0.05Mn0.25Fe0.3Co0.4PO4/蔗糖和LiNi0.05Mn0.2Fe0.4Co0.35PO4/焦糖电化学性能都好。
【学位授予单位】：上海应用技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

【参考文献】

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1 唐爱东;王海燕;黄可龙;谭斌;王晓玲;;锂离子电池正极材料层状Li-Ni-Co-Mn-O的研究[J];化学进展;2007年09期

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本文编号：1259376