锂离子电池正极材料Li2MSiO4/C, LiVOPO4, LiNi0.5Mn1.5O4的制备及性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨勇 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2008-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院福建物质结构研究所 |
| 授予地点 | 福建物质结构研究所 |
| 导师 | 李广社 |
| 关键词 | 锂离子电池 正极材料 Li2MSiO4/C LiVOPO4 LiNi0.5Mn1.5O4 |
| 其他题名 | Synthesis and Performance Study on Li2MSiO4/C, LiVOPO4, LiNi0.5Mn1.5O4 as Cathode Materials for Lithium Ion Batteries |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | 正交结构的Li2MSiO4（M = Fe，Mn）是近几年来发展起来的一种锂离子电池正极材料，具有理论容量大（分别为165、333 mAh/g）、价格便宜、来源广泛、环境友好、热稳定性好等优点，是潜在的绿色能源材料。但是该材料目前研究报道较少，实际容量及循环性能有待进一步提高。本论文采用溶胶-凝胶法分别制备了Li2FeSiO4/C、Li2MnSiO4/C复合正极材料。利用XRD、SEM等技术对产物的晶相组成和形貌进行了分析，并采用恒流充放电测试了其电化学性能。 提出了一种合成Li2FeSiO4/C粉体的溶胶-凝胶法。其原理是，以三价铁盐为铁源，在溶液中加入合适的有机物作为碳源，应用正硅酸乙酯（TEOS）的水解交联成胶的性质得到凝胶。将凝胶研磨成粉后，通过高温烧结将三价铁还原为二价铁，最终得到Li2FeSiO4/C产物。实验证明，合成过程中溶剂和碳源的选择对产物的电化学性能影响巨大。研究发现，当选用乙醇-甲醇混合液作为溶剂且柠檬酸的量较大时，所得Li2FeSiO4/C复合正极材料具有最好的电化学性能，并且在高温下性能更优：在50 ℃下，能够很稳定地保持在120 mAh/g（C/32）左右，约为理论容量的73%。但是合成出的Li2FeSiO4/C复合正极材料倍率性能并不好，有待进一步提高。 采用与合成Li2FeSiO4/C类似的溶胶-凝胶法，但不加入络合物柠檬酸，而以蔗糖为碳源，合成出了Li2MnSiO4/C复合正极材料。实验发现，烧结温度和烧结时间对产物的电化学性能有较大影响，其中在600 ℃烧结5 h所得Li2MnSiO4/C正极材料的平均粒径在30 nm左右，且表现出的电化学性能最佳：在C/30倍率时的首次放电容量达148.7 mAh/g。当充放电倍率高于C/4时，材料的首次放电容量迅速衰减至30 mAh/g以下，说明随着电流密度增加，电池极化增大，材料在高倍率下性能有待进一步提高。 本文还以一种磷酸盐正极材料三斜相LiVOPO4为研究对象。通过理论计算、紫外-可见漫反射光谱、交流阻抗等手段，最终得出了三斜相LiVOPO4电化学性能不好的主要原因是其电子电导率不高的结论。另外，本文采用钴氧化物对高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4进行了表面包覆的改性研究。实验发现，当钴氧化物包覆量为1wt.%（钴氧化物以Co3O4计）时，电池的循环性能最好：首次放电比容量为121.9 mAh/g，循环100次后容量仍有109.8 mAh/g，比未包覆前提高了15.2 mAh/g。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-05-09 |
| 页码 | 86 |
| 源URL | [http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7614]  |
| 专题 | 福建物质结构研究所_中科院福建物质结构研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨勇. 锂离子电池正极材料Li2MSiO4/C, LiVOPO4, LiNi0.5Mn1.5O4的制备及性能研究[D]. 福建物质结构研究所. 中国科学院福建物质结构研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：福建物质结构研究所
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