鋰離子電池電極材料的合成與研究.pdf

1、鋰離子電池在新興動力、能源產(chǎn)業(yè)中的應用要求鋰離子正極材料的比能量密度應達到約900 Wh/kg，而目前已經(jīng)報道的主要正極材料其實際比能量密度都無法滿足應用要求。因此，探索高比能量密度的電極材料是當前鋰離子電池研究領域的一個熱點和焦點。本論文選擇可逆比容量高的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和5 V正極材料 LiNiVO4為反應物，經(jīng)計算模擬驗證可行后開展 LiNiVO4-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2復合物合成方法及制備工

2、藝的探索，并進一步研究了其物理化學性能。此外，對比能量密度較高、安全性能好的MoS2負極材料作了系統(tǒng)的表征及原子層次的深入分析。主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1、采用不同制備方法和實驗條件合成 LiNiVO4及 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。以鋯球為球磨體，堿式碳酸鎳為鎳源，600℃下以固相法得到的LiNiVO4和以共沉淀法得到的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，顆粒粒徑均在300 nm左右且分散性好；以所得材料為反應

3、物，分別以固相法和水熱法合成 LiNiVO4-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2樣品。結(jié)果表明，以水熱法合成的樣品物理性質(zhì)更優(yōu)異，電壓平臺在4.5 V以上，首次充電比容量達202 mAh/g，更能體現(xiàn)復合物的特性。此外，水熱產(chǎn)物在鋰離子脫/嵌過程中能夠保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；ICP分析排除了高壓下樣品比容量完全來源于電解液分解的可能性；LiNiVO4-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2球磨混合物與水熱產(chǎn)物的對比，證明水熱產(chǎn)物是一種新型復合

4、電極材料。
　　2、在不同實驗條件下以水熱法制備 LiNiVO4-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2復合物材料。結(jié)果表明，填充度和反應物攪拌方式與V元素的流失無關，洗滌方式及用水量才是決定產(chǎn)物中 V元素含量的關鍵。離心洗滌能夠更好的阻止 V元素流失，當洗滌水用量為250mL時，能夠得到充放電比容量達200 mAh/g的復合物樣品；而過濾洗滌方式則很難保留 V元素，當洗滌水用量超過100 mL時產(chǎn)物的充放電曲線已不具有高電壓平臺

5、。在此基礎上，改變反應物的摩爾比，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)基本不變，但形貌和充放電性能會隨著某一反應物的增加而偏向于該反應物。改變鋰源的加入量，發(fā)現(xiàn)當 nLi/nNCM等于4時，無法得到復合物產(chǎn)物，增加鋰源量，產(chǎn)物的復合物特性愈加明顯，當 nLi/nNCM等于35時，得到電化學性能優(yōu)異的復合物樣品。
　　3、對商用MoS2的物理性質(zhì)和電化學性能進行了系統(tǒng)的測試表征和分析。結(jié)果表明所研究MoS2樣品呈薄片狀，顆粒粒徑集中于891 nm，在0.0