新型5V鋰離子二次電池正極材料LiCoPO-,4-的制備與改性研究.pdf

1、鋰離子電池正極材料是鋰離子電池的重要組成部分之一，其研究發(fā)展直接影響到鋰離子電池整體性能。LiCoPO4晶體具有有序的橄欖石型結(jié)構(gòu)，屬于正交晶系，理論放電容量為167 mAh/g，LiCoPO4正極材料具有安全性能好，相對(duì)于鋰電極電勢(shì)高(約4.8 V)，有望成為新一代高容量、高電壓的正極材料。但是LiCoPO4正極材料的電子導(dǎo)電率低，且高電壓下造成電解液的分解，使正極材料的容量衰減很快。本論文研究主要著重于新型鋰離子二次電池正極材料Li

2、CoPO4的合成和改性，來改善LiCoPO4正極材料的性能。
　　 (1)采用檸檬酸溶膠-凝膠法合成了純相的LiCoPO4及釔摻雜的LiCoPO4正極材料。通過XRD、SEM、CV、EIS和電化學(xué)性能等測(cè)試，研究了不同摻雜量對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，研究結(jié)果表明當(dāng)摻雜Y量為1％時(shí)的LiCoPO4正極材料具有較好的電化學(xué)性能，其首次放電比容量154.3 mAh/g，比不摻雜的LiCoPO4的正極材料增加了將近20％，該結(jié)果為目前報(bào)道

3、最高放電容量。摻雜后的LiCoPO4正極材料鋰離子擴(kuò)散系數(shù)得到了提高，反應(yīng)可逆性增強(qiáng)，且摻雜后正極材料的電荷轉(zhuǎn)移阻抗減小，首次放電性能及充放電循環(huán)性能都得到改善。
　　 (2)首次采用微波法合成了純相的LiCoPO4正極材料及具有核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒LiCoPO4/C復(fù)合材料。通過XRD、SEM、EDS、TEM測(cè)試表明材料均一單相，且表面包覆碳之后沒有使材料結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。當(dāng)LiCoPO4正極材料表面包覆碳之后，材料顆粒減小，顆

4、粒大小為150 nm左右，表面包覆了一層厚度大約為10 nm左右的碳?xì)?，顆粒與顆粒之間由碳網(wǎng)連接。
　　 電化學(xué)性能測(cè)試表明合成的LiCoPO4/C復(fù)合材料樣品具有優(yōu)異的充放電循環(huán)性能和大電流放電性能。0.1 C下充放電時(shí)，其首次放電容量為144 mAh/g，第30周的放電容量仍保持在72.9 mAh/g；1 C倍率下材料的放電容量為137mAh/g，隨后在5 C倍率下，放電容量依然能保持在116.2 mAh/g；當(dāng)材料在20

5、C大倍率放電時(shí)，其首次放電容量為仍能達(dá)到71 mAh/g，這是迄今為止該正極材料報(bào)道的最好的大倍率放電性能。
　　 循環(huán)伏安測(cè)試顯示LiCoPO4/C復(fù)合材料在表面碳?xì)さ拇嬖谙落囯x子擴(kuò)散系數(shù)得到了提高。電導(dǎo)率測(cè)試說明包覆碳后LiCoPO4/C復(fù)合材料電導(dǎo)率增加了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。所以碳的加入既可以限制材料顆粒的生長(zhǎng)，阻止材料與電解液副反應(yīng)的發(fā)生，又可以增加材料的電導(dǎo)率，從而使材料的電化學(xué)性能得到了明顯的提高。
　　 (3)另外