鋰離子電池電極材料的合成與研究.pdf

1、鋰離子電池在新興動(dòng)力、能源產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用要求鋰離子正極材料的比能量密度應(yīng)達(dá)到約900 Wh/kg，而目前已經(jīng)報(bào)道的主要正極材料其實(shí)際比能量密度都無(wú)法滿足應(yīng)用要求。因此，探索高比能量密度的電極材料是當(dāng)前鋰離子電池研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。本論文選擇可逆比容量高的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和5 V正極材料 LiNiVO4為反應(yīng)物，經(jīng)計(jì)算模擬驗(yàn)證可行后開展 LiNiVO4-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2復(fù)合物合成方法及制備工

2、藝的探索，并進(jìn)一步研究了其物理化學(xué)性能。此外，對(duì)比能量密度較高、安全性能好的MoS2負(fù)極材料作了系統(tǒng)的表征及原子層次的深入分析。主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1、采用不同制備方法和實(shí)驗(yàn)條件合成 LiNiVO4及 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。以鋯球?yàn)榍蚰ンw，堿式碳酸鎳為鎳源，600℃下以固相法得到的LiNiVO4和以共沉淀法得到的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，顆粒粒徑均在300 nm左右且分散性好；以所得材料為反應(yīng)

3、物，分別以固相法和水熱法合成 LiNiVO4-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2樣品。結(jié)果表明，以水熱法合成的樣品物理性質(zhì)更優(yōu)異，電壓平臺(tái)在4.5 V以上，首次充電比容量達(dá)202 mAh/g，更能體現(xiàn)復(fù)合物的特性。此外，水熱產(chǎn)物在鋰離子脫/嵌過(guò)程中能夠保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；ICP分析排除了高壓下樣品比容量完全來(lái)源于電解液分解的可能性；LiNiVO4-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2球磨混合物與水熱產(chǎn)物的對(duì)比，證明水熱產(chǎn)物是一種新型復(fù)合

4、電極材料。
　　2、在不同實(shí)驗(yàn)條件下以水熱法制備 LiNiVO4-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2復(fù)合物材料。結(jié)果表明，填充度和反應(yīng)物攪拌方式與V元素的流失無(wú)關(guān)，洗滌方式及用水量才是決定產(chǎn)物中 V元素含量的關(guān)鍵。離心洗滌能夠更好的阻止 V元素流失，當(dāng)洗滌水用量為250mL時(shí)，能夠得到充放電比容量達(dá)200 mAh/g的復(fù)合物樣品；而過(guò)濾洗滌方式則很難保留 V元素，當(dāng)洗滌水用量超過(guò)100 mL時(shí)產(chǎn)物的充放電曲線已不具有高電壓平臺(tái)

5、。在此基礎(chǔ)上，改變反應(yīng)物的摩爾比，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)基本不變，但形貌和充放電性能會(huì)隨著某一反應(yīng)物的增加而偏向于該反應(yīng)物。改變鋰源的加入量，發(fā)現(xiàn)當(dāng) nLi/nNCM等于4時(shí)，無(wú)法得到復(fù)合物產(chǎn)物，增加鋰源量，產(chǎn)物的復(fù)合物特性愈加明顯，當(dāng) nLi/nNCM等于35時(shí)，得到電化學(xué)性能優(yōu)異的復(fù)合物樣品。
　　3、對(duì)商用MoS2的物理性質(zhì)和電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試表征和分析。結(jié)果表明所研究MoS2樣品呈薄片狀，顆粒粒徑集中于891 nm，在0.0