鋰離子電池負(fù)極材料Co3O4的性能改善及導(dǎo)電劑優(yōu)化研究.pdf

1、作為過渡金屬氧化物代表的Co3O4材料，具有890mAhg-1的理論比容量，是商用碳負(fù)極材料的接近三倍，成為極具潛力的高容量電極材料。但因其首次不可逆容量大，循環(huán)性能不佳的問題，限制了它的實際應(yīng)用。本論文通過納米化和復(fù)合化結(jié)合改性，制備出了具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的Co3O4/C納米片陣列復(fù)合薄膜。其次針對鋰離子電池實際生產(chǎn)，根據(jù)不同正負(fù)極活性材料及對電池性能的具體要求設(shè)計出配料比，并探索出雙組份導(dǎo)電劑的優(yōu)化配比。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:

2、>　　1)采用水熱法以泡沫鎳為基底制備出有片層陣列結(jié)構(gòu)的Co3O4薄膜。通過對不同原料配比及煅燒溫度下所得產(chǎn)物電化學(xué)性能的測試對比，得出當(dāng)Co(NO3)2·6H2O與HMT摩爾比為1∶3，煅燒溫度為250℃可獲得電化學(xué)性能最佳的Co3O4納米片陣列薄膜，層片間形成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　2)采用磁控濺射法制備出表面均勻包覆非晶碳層的Co3O4/C納米片陣列復(fù)合薄膜，并分析了表面碳層對Co3O4薄膜電化學(xué)性能的影響。與純Co3O4相比，

3、Co3O4/C復(fù)合薄膜0.1C倍率下首次放電比容量從1016.2mAhg-1提高到了1340.4mAhg-1，1C倍率100次循環(huán)后，容量可保持在859.5mAhg-1，為起始容量的85.2％。高溫55℃時，1C倍率Co3O4/C的首次放電容量可達(dá)到1214.9mAhg-1，100次循環(huán)后仍保留起始容量的85.5％。Co3O4/C復(fù)合薄膜性能的提高歸結(jié)于表面碳層的引入，碳層不僅作為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)提高整個電極的電導(dǎo)率，加快反應(yīng)進(jìn)度，提高可逆比容

4、量與倍率性能;同時起到機(jī)械穩(wěn)定作用，提高Co3O4/C的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　3)根據(jù)LiFePO4、LiMn2O4及Li(NixCoyMn1.x.y)O2三種正極材料的特性以及容量型和功率型電池的不同性能要求，分別研究電池電芯配料比。通過電化學(xué)性能測試比較，以三元材料為正極，確定了炭黑類導(dǎo)電劑Super-P和石墨類導(dǎo)電劑KS-6組合使用的最佳配比。當(dāng)Super-P與KS-6的比例為3∶1時，0.1C倍率三元材料可獲得最高放電比容量為