碳復(fù)合硅酸鈷鋰的溶劑熱合成及其儲(chǔ)鋰問題分析【文獻(xiàn)綜述】

1、文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述化學(xué)化學(xué)碳復(fù)合硅酸鈷鋰的溶劑熱合成及其儲(chǔ)鋰問題分析碳復(fù)合硅酸鈷鋰的溶劑熱合成及其儲(chǔ)鋰問題分析摘要：摘要：利用乙二醇，水，葡萄糖運(yùn)用水熱法合成硬碳球，利用鋰源、鈷源、硅源及碳球等運(yùn)用溶劑熱法合成碳復(fù)合硅酸鈷鋰正極材料。利用藍(lán)電電池測(cè)試系統(tǒng)和電化學(xué)工作站對(duì)碳復(fù)合硅酸鈷鋰正極材料在不同的環(huán)境溫度和電流密度下的嵌脫鋰特征進(jìn)行詳細(xì)分析，并結(jié)合X射線粉末衍射等分析技術(shù)研究這些因素對(duì)材料的結(jié)構(gòu)變化、可逆容量和循環(huán)性能的影響。最后，系統(tǒng)

2、總結(jié)出適合鋰離子電池用硅酸鐵鋰正極材料的最佳環(huán)境溫度、電流密度等工作參數(shù)。研究歷史研究歷史現(xiàn)狀：現(xiàn)狀：鋰離子蓄電池自20世紀(jì)90年代商業(yè)化以來，廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子產(chǎn)品，并成為電動(dòng)車和混合動(dòng)力車的儲(chǔ)能裝置。由于具有工作電壓高、能量密度大、自放電率低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無記憶效應(yīng)以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而成為便攜式電子產(chǎn)品的理想電源。近年來新一代電子產(chǎn)品及動(dòng)力工具的進(jìn)一步開發(fā)導(dǎo)致對(duì)電源系統(tǒng)的比能量和比功率提出了更高要求而新型高容量電極材料特別是正

3、極材料的設(shè)計(jì)與制備是獲得高性能鋰電池的關(guān)鍵。石油的有限儲(chǔ)量和汽車造成的嚴(yán)重環(huán)境污染是目前人類面臨的緊迫性世界難題以電池為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車(EV)和混合動(dòng)力汽車(HEV)是近年來發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相研究開發(fā)的熱點(diǎn)之一電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件.1991年，日本SONY公司推出了第一代商業(yè)化鋰離子電池，采用LiCoO2[1]為正極。1997年，Goodenough研究小組首次報(bào)道了一類新型鋰離子電池正極材料Li2MSiO4（M=Fe，Mn，Co，Ni

4、）[2]，但是LiMPO4(M=Fe，Mn，Co，Ni)材料理論容量較低，并且電子電導(dǎo)率與振實(shí)密度很難同時(shí)提高，難以滿足新一代大容量鋰二次電池的需要。2000年，美國(guó)有專利報(bào)道了用Li2MSiO4[3](M=Fe，Mn，Co，Ni)作為鋰離子電池正極材料的可能。2005年，瑞典烏普薩拉大學(xué)的Nyte′n博士首次合成出Li2FeSiO4鋰離子電池正極材料，得到較為理想的電化學(xué)性能。由于硅酸鹽具有原料易得及低成本等誘人的特點(diǎn)，以Li2FeS

5、iO4為代表的Li2MSiO4[4](M=Fe，Mn，Co，Ni)一系列新型正極材料迅速引起眾多研究人員的關(guān)注。課題研究的主要內(nèi)容課題研究的主要內(nèi)容通過溶劑熱法獲得納米碳球與硅酸硅鋰相復(fù)合的鋰離子電池正極材料評(píng)價(jià)合成條件對(duì)材料制備的影響分析所得的材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能并優(yōu)化合成工藝以獲得具有優(yōu)異儲(chǔ)鋰性能的碳復(fù)合硅酸鈷鋰正極材料。1.以乙二醇和水為介質(zhì)通過葡萄糖的脫水縮聚反應(yīng)獲得硬碳球運(yùn)用掃描電子顯微鏡、X射線粉末衍射和紅外振動(dòng)光譜分析分

6、析硬碳球的形貌、尺寸及結(jié)構(gòu)。2.將納米碳球作為負(fù)載材料使得一定化學(xué)計(jì)量比的氯化鈷、納米二氧化硅、氫氧化鋰通過溶劑熱的方法反應(yīng)生成硅酸鈷鋰并負(fù)載在納米碳球表面并運(yùn)用掃描電子顯微鏡、X射線粉末衍射和紅外振動(dòng)光譜分析分析硬碳球的形貌、尺寸及結(jié)構(gòu)。3.將碳復(fù)合硅酸鈷鋰作為正極、金屬鋰作為負(fù)極組裝成鋰離子電池評(píng)價(jià)這種復(fù)合材料的電化學(xué)性能并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化合成工藝以最終獲得具有優(yōu)異儲(chǔ)鋰性能的碳復(fù)合硅酸鈷鋰正極材料。結(jié)語和展望結(jié)語和展望碳復(fù)合硅酸鈷鋰

7、正極材料是下一代高容量的鋰離子蓄電池正極材料。由于其自身優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性好、平臺(tái)電位高、制備方法簡(jiǎn)單較高的比能量成為電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池的潛在正極材料具有良好的應(yīng)用前景。此類正極材料的具有更高的脫嵌鋰電壓而其它性能較差是目前亟需解決的問題而且電池對(duì)環(huán)境的污染問題也很嚴(yán)重明確材料的電化學(xué)嵌脫鋰機(jī)理以及材料在充放電過程中的結(jié)構(gòu)相變過程是解決上述問題的關(guān)鍵所在。因此結(jié)合量子化學(xué)計(jì)算的理論研究方法制備高純的聚陰離子型硅酸鹽正極材料或是復(fù)合型正

8、極材料將是此類電極材料的理論研究重點(diǎn)和發(fā)展方向。主要參考文獻(xiàn)[1]A.R.ArmstrongC.LynessM.MerierP.G.BruceStructuralPolymphisminLi2CoSiO4IntercalationElectrodes:ACombinedDiffractionNMRStudy[J]Chem.Mater.201022:1892–1900.[2]Q.WangH.LiL.Q.ChenX.J.HuangNovel

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