锂离子电池正极材料的合成、表征及性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 方海升 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-12-09 |
| 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 橄榄石型 层状结构 尖晶石型 |
| 其他题名 | Synthesis, characterization and properties of cathode materials for lithium ion batteries |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | 锂离子电池由于具有电压高、比能量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、环境污染小等优点而受到了人们的广泛关注。随着锂离子电池在电动工具、电动汽车等领域的应用，对电池性能提出了更高的要求，而锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料。因此，本论文在概述了当前锂离子电池正极材料的研发现状后，对橄榄石型LiMnPO4、层状LiCoO2及尖晶石型LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4三类典型的锂离子电池正极材料进行了系统的研究。 首次采用水热法制备了具有电化学活性的橄榄石型LiMnPO4，并对水热反应形成LiMnPO4过程、晶体微观结构、颗粒尺寸和形貌演化、材料表面性质以及电化学性能进行了详细地研究，主要有以下发现：(1) 水热反应生成LiMnPO4分两步进行，同时反应溶液中若存在大量的游离CO32-，由于其吸附阻碍作用，LiMnPO4晶体将延一维方向生长，呈柱状结构；(2) 水热反应所得LiMnPO4晶格中会有少量的Mn2+占据Li位，阻碍锂离子在晶格中的移动，从而降低了LiMnPO4的电化学活性。提高水热反应温度，可以减少占据Li位的Mn2+量，从而提高LiMnPO4的电化学活性；(3) 在相同的水热反应温度下，LiMnPO4颗粒尺寸减小，电化学活性提高；(4) 提高LiMnPO4/C复合材料的结晶度并减少材料表面的缺陷，可以抑制电极在电化学反应过程中阻抗的增大，从而提高电极的循环稳定性。 设计了一种新型、实用并灵活的室温固相-熔盐反应联合法来制备层状结构LiCoO2，并对所得材料的结构、表面性质及电化学性能进行了研究。采用氯化物和氢氧化钠为反应物，以室温固相反应生成的高熔点NaCl 为熔剂，通过高温熔盐反应以及退火处理，可制得单相层状LiCoO2，并具有优异的综合电化学性能；采用硝酸盐和氢氧化钠为反应物，以室温固相反应生成的低熔点NaNO3为熔剂，低温熔盐反应后无需退火处理，即可制得单相层状LiCoO2材料并具有良好的表面特性及优异的电化学性能；以醋酸盐和氢氧化钠为反应物，由于室温固相反应生成的低熔点醋酸钠熔剂具有还原性，只能通过两步烧结法制备单相层状LiCoO2，但所得材料性能不理想。同时研究发现，影响层状LiCoO2材料电化学性能的表面吸附物是物理态吸附物，而化学态吸附物对材料的电化学性能基本没有影响。 采用水热法制备的高比表面高反应活性α-MnO2纳米棒为Mn源，在600 oC的中低温下与醋酸锂快速固相反应，制得了高结晶度的单相尖晶石型LiMn2O4，而且所得材料具有良好的电化学性能。 采用室温固相反应制备了低热解温度和高反应活性纳米草酸盐，然后550 oC中低温烧结制得了高结晶度的单相Fd3m型LiNi0.5Mn1.5O4，所得材料具有高的容量和优异的倍率性能。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-05-09 |
| 页码 | 119 |
| 源URL | [http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7650]  |
| 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 | 方海升. 锂离子电池正极材料的合成、表征及性能研究[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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