鈷基化合物-碳復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、本論文在綜述了鋰離子電池研究應(yīng)用概況和國內(nèi)外鋰離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，提出了通過在鈷基化合物材料中引入碳等方法，制備CoOOH/C和Co3O4/C復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料。以硫酸鈷、氫氧化鉀和雙氧水為原料，采用溶液法合成了納米CoOOH材料，研究了在空氣中進(jìn)行煅燒處理，添加乙炔黑等工藝參數(shù)對(duì)合成的材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。采用X-射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、拉曼光譜、熱重等多種現(xiàn)代材料測(cè)試分析手段以及恒電

2、流充放電、循環(huán)伏安法(CV)、阻抗譜(EIS)等電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，系統(tǒng)研究了材料制備的工藝及其參數(shù)對(duì)所合成材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響，探討了影響復(fù)合電極材料循環(huán)性能的關(guān)鍵因素及其影響機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明，在80-140℃下均合成的CoOOH，材料呈條片叢束狀，尺寸細(xì)小。CoOOH材料具有良好的儲(chǔ)鋰性能，其首次放電比容量高，達(dá)1200 mAh/g。CoOOH/C復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性隨著乙炔黑含量增加而增強(qiáng)，而容量有所下降。結(jié)果表明

3、，乙炔黑添加量為60wt.％時(shí)電化學(xué)性能最好。
　　80℃合成的CoOOH經(jīng)150℃和200℃煅燒后，其產(chǎn)物主要為CoOOH，但初始CoOOH中易揮發(fā)物質(zhì)得到揮發(fā)。產(chǎn)物的形貌基本保持為CoOOH的納米片條狀及棒狀。經(jīng)150℃煅燒的CoOOH由于其純度得到提高，而顆粒尺寸沒有明顯長(zhǎng)大，表現(xiàn)出最好容量性能和循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能。80℃合成的CoOOH為經(jīng)250、300、400℃煅燒，均分解為Co3O4，顆粒保持初始CoOOH顆粒的納米

4、尺寸特征。經(jīng)300℃煅燒分解獲得的Co3O4為條片狀及棒狀，具有接近初始CoOOH的特征。隨煅燒溫度的增加，其首次可逆容量和循環(huán)穩(wěn)定性表現(xiàn)出先增加，再下降的變化。經(jīng)300℃分解獲得的Co3O4具有最高的容量特性和循環(huán)穩(wěn)定性，80次循環(huán)后容量為711 mAh/g，容量保持率為81％。
　　未添加乙炔黑的CoOOH和Co3O4在循環(huán)過程中，放電容量嚴(yán)重衰退。隨著乙炔黑添加量的增加，CoOOH/C和Co3O4/C復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性不斷