鈷基化合物-碳復合鋰離子電池負極材料的制備及其結構和性能研究.pdf

1、本論文在綜述了鋰離子電池研究應用概況和國內外鋰離子電池負極材料研究進展的基礎上，提出了通過在鈷基化合物材料中引入碳等方法，制備CoOOH/C和Co3O4/C復合材料作為鋰離子電池負極材料。以硫酸鈷、氫氧化鉀和雙氧水為原料，采用溶液法合成了納米CoOOH材料，研究了在空氣中進行煅燒處理，添加乙炔黑等工藝參數(shù)對合成的材料作為鋰離子電池負極材料的電化學性能。采用X-射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、拉曼光譜、熱重等多種現(xiàn)代材料測試分析手段以及恒電

2、流充放電、循環(huán)伏安法(CV)、阻抗譜(EIS)等電化學測試技術，系統(tǒng)研究了材料制備的工藝及其參數(shù)對所合成材料結構和電化學性能的影響，探討了影響復合電極材料循環(huán)性能的關鍵因素及其影響機制。
　　研究結果表明，在80-140℃下均合成的CoOOH，材料呈條片叢束狀，尺寸細小。CoOOH材料具有良好的儲鋰性能，其首次放電比容量高，達1200 mAh/g。CoOOH/C復合材料的循環(huán)穩(wěn)定性隨著乙炔黑含量增加而增強，而容量有所下降。結果表明

3、，乙炔黑添加量為60wt.％時電化學性能最好。
　　80℃合成的CoOOH經(jīng)150℃和200℃煅燒后，其產物主要為CoOOH，但初始CoOOH中易揮發(fā)物質得到揮發(fā)。產物的形貌基本保持為CoOOH的納米片條狀及棒狀。經(jīng)150℃煅燒的CoOOH由于其純度得到提高，而顆粒尺寸沒有明顯長大，表現(xiàn)出最好容量性能和循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能。80℃合成的CoOOH為經(jīng)250、300、400℃煅燒，均分解為Co3O4，顆粒保持初始CoOOH顆粒的納米

4、尺寸特征。經(jīng)300℃煅燒分解獲得的Co3O4為條片狀及棒狀，具有接近初始CoOOH的特征。隨煅燒溫度的增加，其首次可逆容量和循環(huán)穩(wěn)定性表現(xiàn)出先增加，再下降的變化。經(jīng)300℃分解獲得的Co3O4具有最高的容量特性和循環(huán)穩(wěn)定性，80次循環(huán)后容量為711 mAh/g，容量保持率為81％。
　　未添加乙炔黑的CoOOH和Co3O4在循環(huán)過程中，放電容量嚴重衰退。隨著乙炔黑添加量的增加，CoOOH/C和Co3O4/C復合材料的循環(huán)穩(wěn)定性不斷