锂离子电池正极材料的研究与进展综述

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1、锂离子电池正极材料的研究与进展综述学院：材料与化学工程学院姓名：xx学号：5412040601xx年级：2012级专业：电化学导师：xxxxxxx日期：2015年12月28日摘要：锂离子电池近十几年一直是人们研究的课题，以其工作电压高、体积小、质量小、比能量高、无污染、无记忆效应等优点著称，并因此在市场独占鳌头。时值今日，二次锂离子电池的研制开发已取得很大的进展。锂离子电池“一大一小”的发展方向更增加了热度。本文从锂离子电池正极材料的不同制备方法出发，以层状正极材料，三元类正极材料，尖晶石类正极材料，聚阴离子类正极材料为例，对其不同的电化学性能进行比较和归纳。三元材料中镍钴锰类电池和聚阴离子

2、中磷酸铁锂类电池因高的性价比受到青睐。下面将具体阐述锂离子电池不同正极材料及其电化学性能。关键词：锂离子电池；正极材料；层状类；三元材料；尖晶石类；聚阴离子；电化学性能引言：铅酸电池是最早出现的可充电电池。但是一方面它的能量密度低，另一方面对环境污染严重，所以在电池的发展中将逐渐被淘汰1。相对而言，镍镉电池(Ni/Cd较为优越;只是随着科技的最新发展和层出不穷的新型电子和通讯装置来说，首先它的能量也不是很充足，其次由于镍镉电池导致的环境污染问题同样是极其严峻的，因此在大多数国家它是被严禁控制的，甚至不许生产。镍金属氢化物电池(Ni/MH)在许多方面都优于镍镉电池，不过它的能量密度还是比较有限

3、，由其引起的环境问题也是存在的，更为重要的一点是，它的自放电高，使用期也是有限的2,3。这样来看，寻找具有高能量密度和高放电容量的电池体系来适应电子和信息产品的迅速发展越来越紧迫。锂离子电池正是在这样的形势下于上世纪九十年代发展起来的一种新型化学电源;它具有工作电压高，重量轻，比容量高，自放电小，循环寿命长，无记忆效应，安全可靠，绿色环保等突出优点，而成为摄像机、移动电话、笔记本电脑以及便携式测量仪器等电子装置小型轻量化的理想电源，也是未来电动汽车用轻型高能动力电池的首选电源4,5。1.锂离子电池Li-Co-O体系正极材料的合成、改性及电化学性能研究商品化的锂离子电池采用的正极材料主要为层状

4、??????????2，它具有生产工艺简单，材料性能好、电压高、放电平稳、循环性能优良等优点。但其存在比容量只有理论比容量的60%-70%，钴资源匮乏，价格昂贵，材料的热稳定性一般以及抗过充能力差等缺点。针对这些问题，本文在研究??????????2的基础上，对??????????2，材料进行了单种金属离子掺杂和多元素掺杂;以及对正极材料进行表面包覆改性。建立了对原料及产物的元素分析的方法。通过XRD,TG-DTA,IR,XPS,SEM等手段对产物进行了表征和电化学性能测试6。通过半固相法、湿法和溶胶一凝胶法在不同的条件下合成??????????2，正极材料，并对其进行了XRD物相分析、TG

5、-DTA以及XPS表征，结果表明，合成的??????????2，为单相层状结构，溶胶-凝胶法大大降低烧结温度和时间;以自制的Co00H为钴源，????2??????4为锂源通过半固相法制备??????????2，，也比传统的固相法节能省时。通过一系列不同pH值酸液浸渍??????????2，考察了??????????2，结构的稳定性，发现Li在结构中是很不稳定的，作为结构骨架的????3+则相对稳定，溶液pH>5以后??????????2，结构是较稳定的。为了避免??????????2，材料表面附着的碱对材料性能的直接影响，通过简单可行的蒸馏水浸洗的方法使浸洗后的材料其循环效率提高了将

6、近30%。另外，建立了酸碱滴定法、EDTA络合法、比色法等简便的方法对原料及产物的Li,Co含量进行分析，方法准确有效。1.1正极材料的制备(1)湿法:以????2??????4和????3??4为原料，按Li:Co=1.02:1(物质的量比)准确称量，将二者置于蒸发皿中，加入乙醇，于磁力搅拌器下充分搅拌混匀，烘干后，转移到玛瑙研钵中，加少量乙醇湿混匀，研磨均匀后，红外灯下烘干，在8000℃下马弗炉中烧结(3+4+4+4)小时，得到黑褐色产物。(2)半固相法:以LiOH???2??和Co00H(自制)为原料，按Li:Co=1.02:1(物质的量比)准确称量，用蒸馏水溶解LiOH???2??后

7、加入Co00H，于磁力搅拌器下充分搅拌，静置蒸干，红外灯下烘干，研磨后在7500C下马弗炉中烧结(5+5)小时，得到黑褐色产物。(3)溶胶-凝胶法:以柠檬酸为鳌合剂，将????????3/LiOH???2??:????????32???2??/Co(Ac)2?4H20:柠檬酸三者按1.02:1:1物质的量比溶于去离子水中，并充分搅拌，使混合均匀。随后水蒸气浴除去水分溶胶逐渐变成凝胶。红外灯下干燥，研细后得前驱