微納米結構鋰離子電池材料的設計，制備及性能研究.pdf

1、鋰離子電池作為一種綠色環(huán)保能源，具有工作電壓高，能量密度大，循環(huán)性能好，無記憶效應以及自放電小等優(yōu)點，因此其應用前景十分廣闊。在鋰離子電池的發(fā)展過程中，正負極材料已經(jīng)成為制約其大規(guī)模推廣應用的瓶頸，因而制得性能優(yōu)越、價格便宜的正負極材料是鋰離子商業(yè)化進程中的關鍵性因素。研究表明，與體相材料相比，鋰離子電極材料的納米化提升了電池的電化學行為，而納米電極材料的晶體結構、尺寸、形貌等對其電化學性能均有重要影響。因此，如何實現(xiàn)鋰離子電池電極材料

2、的納米化，并深入探討電極材料納米化與電池相關性能的優(yōu)化關系將是一個很有意義的研究課題。本文的主要研究內(nèi)容如下： 1．采用簡單的溶劑熱法，在苯甲醇的體系下，PVP作為表面活性劑，合成出了啞鈴型的LiFePO4微米結構，它是由納米片自組裝形成的分級結構。研究表明：PVP對LiFePo4啞鈴型自組裝分級結構的形成，起到至關重要的作用；通過對不同反應時間下的對比實驗分析，我們提出了這種特殊的LiFePO4啞鈴型結構的形成機理，此過程經(jīng)歷

3、了一個溶解，重結晶的過程，中間伴隨著從一種物相到另一種物相的轉(zhuǎn)變。最后研究了其電化學性能，與商品化的LiFePO4樣品進行對比，我們所合成的LiFePO4表現(xiàn)出了很好的循環(huán)穩(wěn)定性，在循環(huán)70次后容量幾乎沒有衰減。 2．用同樣的溶劑熱體系，合成了LiMnPO4材料，并成功引入鐵離子，實現(xiàn)了產(chǎn)物不同摻雜比例的可控合成：LiMnyFe（1—y）PO4（y=0．2-0.6），利用XRD、ICP、晶胞參數(shù)和SEM等測試手段，深入探討了不同

4、的摻雜比例對產(chǎn)物結構和形貌的影響。實驗結果顯示，隨著鐵摻雜量的增加，LiMnyFe（1—y）PO4（y=0．2-0.6）結構從長方體逐漸向啞鈴型結構轉(zhuǎn)化。 3．采用水熱法，成功合成了尺寸均勻、分散性好、形貌規(guī)整的ZnxCo3—xO4納米立方體，通過對PVP用量、反應物濃度、反應時間和氨水的加入量等反應參數(shù)的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對ZnxCO3—xO4納米材料的形貌尺寸和Zn元素摻雜量的可控合成。并對不同尺寸的、ZnxCO3—xO4產(chǎn)物進行