自蔓延高温合成锂离子正极材料LiCoO2的工艺研究

论文摘要

由于锂离子电池具有比能量高、安全性能好等优点，不仅在便携式电器和通讯产品中得到了广泛的应用，而且在未来电动汽车中也有很好的应用前景。LiCoO2是目前商品锂离子电池的主流正极材料，通常采用高温固相反应法生产。该方法需要在高温下烧结较长的时间，导致材料的组成不均匀、颗粒形貌不规则、粒径分布宽。为了克服高温固相反应法的缺点，本文以尿素和碳黑代替纯金属作燃料，用改进的高温自蔓延合成法制备LiCoO2。用X射线衍射、扫描电镜（SEM）及电化学测试等方法研究了自蔓延高温合成工艺对LiCoO2的结构、微观形貌和电化学性能的影响。尿素自蔓延高温合成LiCoO2的工艺条件为：锂与钴摩尔比1.05∶1、尿素与钴摩尔比1∶1、点燃温度和热处理800℃、热处理时间2h。LiCoO2的放电比容量达155mAh／g，循环10次后容量保持率为95％。碳黑自蔓延高温合成LiCoO2工艺条件为：锂与钴摩尔比1.05∶1、碳黑与钴摩尔比0.5∶1、点燃温度和热处理800℃、热处理时间2h。LiCoO2的放电比容量达148mAh／g，循环10次后容量保持率为97％。与传统的合成方法相比，自蔓延高温合成法可在较短时间内制备性能优良的锂离子电池正极材料LiCoO2。本文的研究可作为进一步优化自蔓延高温合成工艺、制备性能优良LiCoO2的基础数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 锂离子电池的诞生和发展过程
• 1.2 锂离子电池结构及工作原理
• 1.3 锂离子电池正极材料概述
• 2'>1.3.1 LiCoO₂
• 2'>1.3.2 LiNiO₂
• 2O₄'>1.3.3 尖晶石型 LiMn₂O₄
• 4'>1.3.4 橄榄石型 LiFePO₄
• 2的合成方法'>1.4 LiCoO₂的合成方法
• 1.4.1 固相反应法
• 1.4.2 水热法
• 1.4.3 共沉淀法
• 1.4.4 溶胶-凝胶法
• 1.4.5 喷雾干燥法
• 1.4.6 燃烧合成法
• 1.5 选题意义与研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验仪器和原料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 原料的混合
• 2'>2.2.2 热处理生成层状 LiCoO₂
• 2.3 材料的表征
• 2.3.1 X射线衍射
• 2.3.2 扫描电镜
• 2.4 电化学性能测试
• 2.4.1 电池膜片的制备及模拟电池的安装
• 2.4.2 电池的充放电测试
• 2的工艺研究'>第三章 尿素自蔓延高温燃烧合成 LiCoO₂的工艺研究
• 3.1 尿素用量的影响
• 3.2 热处理温度的影响
• 3.3 热处理时间的影响
• 3.4 锂与钴比例的影响
• 3.5 正交试验设计
• 3.6 结论
• 2的工艺研究'>第四章 碳黑自蔓延高温燃烧合成 LiCoO₂的工艺研究
• 4.1 碳黑用量的影响
• 4.2 热处理温度的影响
• 4.3 热处理时间的影响
• 4.5 结论
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文