微波辅助制备四氧化三钴及稀土掺杂钴酸锂

发布时间：2017-08-01 11:39

  本文关键词：微波辅助制备四氧化三钴及稀土掺杂钴酸锂

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【摘要】：Co3O4粉体形貌、晶粒大小以及微观结构对其物理化学性能和电化学都有重大影响,是决定其性能的关键因数。为此,本论文研究了以Co Cl2?6H2O为原料,采用微波辅助液相沉淀法制备Co3O4前驱体,经热分解得到纳米级的Co3O4粉体的新途径。研究结果表明,以(NH4)C2O4为沉淀剂能够得到具有类方形结构Co3O4前驱体,但常规加热反应慢,而在微波辅助下反应显著。在微波辅助下液相沉淀法制备具有类正方体结构Co3O4前驱体较优条件为:以氯化钴为反应物,草酸铵为沉淀剂,反应物浓度为0.1mol·L-1,反应温度为80℃,反应时间为150min。前驱体(Co C2O4)TG-DTA曲线分析表明,为得到Co3O4粉体,热分解温度应控制在600~800℃之间。在微波辅助下进行热分解,在热分解温度为600℃,保温时间为60min,能够得到晶型完整、具有类球形形状纳米级Co3O4粉体。借助于微波的高效均匀加热作用,能有效地防止高温固相法所引起的烧结现象,大大缩短反应时间。在制备Co C2O4的基础上,掺入Ce离子,在微波辅助下进行高温固相烧结,制备出Li Co1-xCexO2材料,以寻求制备锂离子电池正极材料Li Co O2的一种新途径。研究结果还表明,铈离子的掺入不仅能改变前驱体的形貌、大小,更能够对Li Co1-xCexO2产生巨大的影响。采用微波高温烧结,得到较优的Li Co1-xCexO2条件为:500℃下保温60min,经研磨后于800℃下保温120min。所得Li Co1-xCexO2粉体呈类球形,属纳米级颗粒。经XRD分析可知,其图谱属Li Co O2、Li0.49Co O2、Ce O2三者混合而成,这表明铈离子并未掺入Li Co O2以达到取代部分Co离子的作用。产物经电化学性能测试可知,其充放电性能表现良好,其中以x=0.08为最佳,其首次放电容量为205.1m Ah·g-1,库伦效率为84.6%。在0.5C倍率下50次循环后,Li Co0.92Ce0.08O2材料的容量保持率为87%。
【关键词】：微波 四氧化三钴 钴酸锂 掺杂
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O646.54;TM912
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 四氧化三钴8
• 1.2 四氧化三钴的应用8-10
• 1.3 四氧化三钴的制备方法10-13
• 1.3.1 室温固相法10-11
• 1.3.2 沉淀-热解法11
• 1.3.3 水热法11-12
• 1.3.4 雾化氧化法12
• 1.3.5 溶剂热法12
• 1.3.6 溶胶凝胶法12-13
• 1.4 锂电池正极材料13-17
• 1.4.1 钴酸锂13-15
• 1.4.2 稀土在钴酸锂中的应用15-17
• 1.5 微波的应用17-19
• 1.5.1 微波在热分解中的应用18
• 1.5.2 微波在高温烧结中的应用18-19
• 1.6 研究意义19-20
• 1.7 创新之处20
• 1.8 研究内容20-22
• 第二章实验过程22-29
• 2.1 实验原理22-23
• 2.2 实验原料23
• 2.3 实验装置及仪器23-25
• 2.3.1 恒温水浴装置23-24
• 2.3.2 超声波微波组合反应系统24
• 2.3.3 其它仪器24-25
• 2.4 实验步骤25-27
• 2.5 物理性能表征27
• 2.5.1 物相分析27
• 2.5.2 形貌分析27
• 2.5.3 热重-差热分析27
• 2.6 电化学性能测试27-29
• 2.6.1 充放电性能测试28-29
• 第三章 微波辅助制备Co_3O_429-41
• 3.1 影响Co_3O_4前驱体形貌的因素29-35
• 3.1.1 沉淀剂种类对Co_3O_4前驱体形貌的影响29-30
• 3.1.2 沉淀方式对Co_3O_4前驱体形貌的影响30-31
• 3.1.3 加热方式对Co_3O_4前驱体形貌的影响31-32
• 3.1.4 反应物浓度对Co_3O_4前驱体形貌的影响32-33
• 3.1.5 体系温度对Co_3O_4前驱体形貌的影响33
• 3.1.6 反应时间对Co_3O_4前驱体形貌的影响33-34
• 3.1.7 干燥方式对Co_3O_4前驱体形貌的影响34-35
• 3.2 Co_3O_4前驱体热重分析35-36
• 3.3 Co_3O_4前躯体热分解36-39
• 3.3.1 热分解温度对Co_3O_4形貌的影响37-38
• 3.3.2 热分解时间对Co_3O_4形貌的影响38-39
• 3.4 Co_3O_4XRD图谱分析39
• 本章小结39-41
• 第四章 微波辅助制备LiCo1-xCexO241-51
• 4.1 掺杂Ce2+对前驱体形貌的影响41-42
• 4.2 掺杂前躯体的热重分析42-43
• 4.3 钴酸锂XRD分析43-45
• 4.3.1 LiCoO_2XRD图谱分析43-44
• 4.3.2 LiCo_(1-x)CeO_2XRD图谱分析44-45
• 4.4 微波对LiCo_(1-x)CeO_2形貌的影响45-47
• 4.4.1 不同烧结方式对LiCo_(1-x)CeO_2形貌的影响45-46
• 4.4.2 不同烧结温度对LiCo_(1-x)CeO_2形貌的影响46-47
• 4.5 电化学性能47-49
• 4.5.1 电极片的制备47
• 4.5.2 模拟电池的装配47-48
• 4.5.3 充放电曲线48-49
• 本章小结49-51
• 第五章 结论51-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 攻读学位期间的研究成果57-58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：604093