鋰離子電池新型正極材料LiCoBO3的制備及性能研究.pdf

1、聚陰離子型正極材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、靈活可控的充放電電位的優(yōu)點(diǎn)，已成為新一代鋰離子電池正極材料。硼酸鹽LiMBO3(M=Fe，Mn，Co)具有理論比容量高(>210mAh/g)，理論能量密度高與循環(huán)過程中體積變化小的優(yōu)點(diǎn)，是具有發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料。
　　本文采用熔鹽法制備了LiCoBO3正極材料，通過前驅(qū)體的TG-DSC測試確定材料的反應(yīng)溫度范圍，X-射線衍射(XRD)與掃描電子顯微鏡(SEM)等對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、形貌、粒徑進(jìn)行

2、表征，并采用恒流恒壓充放電、恒流充放電、交流阻抗等對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了測試。
　　以LiCl-KCl作為熔鹽時(shí)，研究了不同工藝條件對(duì)形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響，所得到的最佳反應(yīng)條件為前驅(qū)體的配比為n(LiCl+KCl):nCo=6:1，燒結(jié)溫度為450℃，燒結(jié)時(shí)間為10h。C/20的倍率下，材料的首次放電比容量約為18mAh/g，以LiOH-Li2CO3作為熔鹽時(shí)，在525℃燒結(jié)得到的材料的首次放電比容量為7.4mAh/g(

3、C/20)。
　　為了改善LiCoBO3的性能，本文在所得到的最佳制備工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了鎂、錳離子摻雜、LiCoBO3/Li2O-2B2O3復(fù)合材料的制備、LiCoBO3/科琴黑復(fù)合材料的制備等研究。結(jié)果表明：(1)鎂離子的摻雜量分別為x=0、0.1、0.2、0.3的材料的首次放電比容量分別為15.0、11.1、23.3、22.9mA/g。其中摻雜量為0.1時(shí)，首次放電比容量稍低，但循環(huán)性能得到了提升，而摻雜量為0.2與0.3時(shí)，

4、首次放電比容量有所提升，但循環(huán)性能較差；(2)進(jìn)行錳離子摻雜時(shí)，摻雜量x為0、0.3、0.5、1的樣品首次放電比容量分別為11.8、8.8、17.2、62.3mAh/g。x為0.3和0.5時(shí)，材料的循環(huán)性能均較好；(3)鋰硼化合物L(fēng)i2O-2B2O3摻雜的LiCoBO3/LBO復(fù)合材料中，LBO含量5wt％時(shí)，首次放電比容量最大，為14.4mA/g；(4)以電導(dǎo)性能優(yōu)良、比表面積大的科琴黑為碳源、LiCl-KCl為熔鹽制備的LiCoBO