论文摘要
导电陶瓷及锂离子电池材料在科学技术和经济建设方面均起着重要的作用,相关材料的研究正成为研究的热点。MoO2基陶瓷材料具有独特的电子与电化学性质,但相关材料的电子导电性及其在锂离子电池负极材料中的应用研究较少。本论文以MoO2为对象,首次研究了不同含量的Li+、K+掺杂对MoO2材料的导电性的影响,同时研究了以MoO2为锂离子电池负极材料的电化学性能。论文运用湿化学方法制备的相应的前躯体,通过煅烧或煅烧/烧结得到相应材料,通过DSC、XRD、SEM、电化学分析测试研究了材料相组成、微观结构、导电性与电化学性质。论文获得以下主要结果。[1]利用聚乙二醇为分散剂和螯合剂的湿化学方法制备了晶粒细小的LixMo6O17（x=0,0.5,0.9,1.5,2.0,3.0,3.5,4.0,6.0）粉体及相应陶瓷。该系陶瓷的晶粒均小于100nm。LixMo6O17陶瓷的导电性随着锂离子浓度x的增加而下降；陶瓷导电率随着温度升高而升高。其中x=0,0.5,0.9和1.5陶瓷具有MoO2结构的主相,体现良好的电子导电性。x=0陶瓷体室温导电率达到37.53S/cm,是一种良好的电子导电陶瓷材料。随着Li掺杂量的增加,如x=2.0,3.0和3.5的陶瓷体,出现了杂质相,但仍然是以电子导电为主,且其导电率随Li含量的增加而减小。x=4.0和6.0的陶瓷体的主晶相为LiMoO2,陶瓷的导电性主要是依靠锂离子的运动作贡献。[2]利用湿化学方法制备了晶粒细小的KxMo6O17（x=0.9,1.5,2,3,3.5,4,6）陶瓷试样。KxMo6O17系列材料的导电率在x=1.5-2时达到最大值,导电率都随着温度的升高而增大。x=0.9和1.5时,陶瓷主晶相均为MoO2型的单斜晶体,K+以固溶于基体中,其导电机理以电子导电为主。x=2,3和3.5时,除MoO2单斜相外,还存在多种不同晶体结构类型的二次相,但材料仍以电子导电为主。x=4和6时,陶瓷不再是单纯的电子导电,而是电子-离子混合导电。[3]利用湿化学方法制备出高纯单斜结构的MoO2粉体,并以此为锂锂离子电池负极材料制备了纽扣锂离子电池。分析测试发现,该材料具有良好的循环伏安性能及较低的充放电平台,其充放电平台分别为0.5V,0.3V,且在0.1C倍率下的首次充放电比容量较高达到1200mAh/g,是石墨负极材料比容量的3倍左右。在本实验研究的制备技术,M002负极材料的电化学性能表现出再循环过衰减严重的现象。