新型层柱结构钴酸锂电极材料的制备及性能研究

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1、北京化工大学硕士学位论文新型层柱结构钴酸锂电极材料的制备及性能研究姓名：李秀梅申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：杨文胜20050529北京化工太学硕士学位论文新型层柱结构钴酸锂电极材料的制备及性能研究摘要己商品化的LiC002电极材料，虽然具有较为优良的电化学性能，但依然存在实际容量低，抗过充电性能差等缺点。这主要是由于在充电过程中随锂离子的脱出，电极材料晶体结构发生不可逆相变所致。为此，我们提出向LiC002层间引入其他金属离子，以稳定层板结构并抑制相变的方法，希望能进一步提高LiC002电极材料的电化学性能。本论

2、文以柠檬酸溶胶一凝胶法制备的层状结构LiC002为前体，采用熔盐离子交换法制备层柱结构Lil--2XMxC002(M=Ca、Mg、Cd)，并对其制各工艺进行考察，确定了最佳的洗涤溶剂和离子交换反应温度、时间。利用焙烧的方法实现了柱撑离子在层间的均匀分布，从而提高了层柱材料的电化学性能。利用粉末X．射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪(ICP)对电极材料的结构和组成进行测试分析，得到单一组分的新型层柱结构LiI--2xM。C002(M=Ca、Mg、Cd)，其空间群为R3m，并保持层状LiC002的0【-Na

3、Fe02结构。柱撑金属离子以M2+：Li+=1：2的比例交换锂离子，以保证交换材料层板与层间离子的电荷平衡。材料的循环伏安和充放电性能测试表明层柱材料“，一2。AE。C002(AE=Ca、Mg)的可逆性及抗过充电性能都较层状LiC002有北京化工大学项士学位论文所提高。在较高的截止电位下，层柱结构Lil—2。Cd。C002较层状结构LiC002有更高的充放电容量。同时，对充电到不同截止电位下的层柱材料的结构测试分析表明：在相同充电截止电位下层柱材料的结构变化较小。这说明柱撑离子的存在有利于稳定层板结构，抑制材料相变的产生，从

4、而提高了材料的可逆性。对充电后层柱材料的元素分析表明：充电过程中，柱撑离子不随锂离子的脱出而脱出。这些研究使我们更加深入地了解了柱撑离子对提高材料性能的作用机理，也为进一步提高和改善LiCoO：电极材料的电化学性能提供了新的思路。关键词：锂离子电池，电极材料，层柱结构，循环伏安法II北京化工大学硕士学位论文SYNTHESISANDPRoPERTYSTUDYoFPILLAREDLAYEREDLil-2xM，CoOeELECTRODEMATERIALSFORLITHIUMIoNBATTERIESABSTRACTLiC002ist

5、hepreferredmaterialinmajorityofthecommercialcellsinviewofitshighreversibilityandtheoreticalcapacity．Butthepracticecapacityandanti-overchargeabilityofLiCoO：arepoor．Itispossibleduetostructuraldegradationwiththeextentofdeintercalationoflithiumto0．5WeintroduceM2+(M=Ca2

6、+、M92+、Cd2+)intotheinterlayergalleriesintheLiC002systeminordertoholdbackstructuraldegradationunderovercharge．Intheend，weobtainthepillaredlayeredLil．2xMxC002(M=Ca’+、M92+、Cd2+)electrodematerials．Inthispaper，wehavepreparedLiC002precursorbycitricacids01．gelmethod．Thepi

7、llaredlayeredLil．2xMxC002(M=Caz+、M92+、Cd2+)electrodematerialshavebeenobtainedforthefirsttimebyanionexchangereaction．Wehaveoptimizedthetecnicsandchosenthebestsolution，reationtimeandtemperature．WitIlcalcinationsmethod，wehaveIIl北京4h．r-大学硕士学位论文realizedtheuniformdistrib

8、utionofM2+intheinterlayers，whichbenefitstoimprovetheelectrochemicalperformanceofthepillaredlayeredLiI．2。M。C002(M=Ca2+、M92+、Cd2+)electrodematerial