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随着能源与环境问题的日益突出以及现代科技的快速发展,对电池的性能提出了更高的要求.锂离子电池以其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和"绿色"环保等优点而成为可移动电源的首选.锂离子电池正极材料的研制开发是目前研究的一个热点.进一步提高电池性能和降低电极材料成本是锂离子电池发展和改进的主要方向.锂钴氧化物(LiCoO<,2>)尽管其循环性能好,比容量高,是目前应用最多的正极材料,但是性能上也存在不足.本文在对锂离子电池及其正极材料研究进展进行详细总结的基础上,对已经实现了商品化生产的LiCoO<,2>进行了掺杂改性研究.以La、Sm、Nd的氧化物为掺杂原料,合成了电化学性能优良的LiCo<,1-x>RE<,x>O<,2>(RE=La、Sm、Nd;x=0、0.01、0.02、0.05、0.1).采用固相合成方法制备了LiCoO<,2>,研究了合成条件对LiCoO<,2>物理性能及其电化学性能的影响,讨论了反应的温度、原料配比对样品性能的影响.使用了微波合成LiCoO<,2>,在短时间内即可以完成反应.研究表明,初始放电容量与用传统方法合成的LiCoO<,2>的容量相近.正交实验分析了各个主要因素对LiCo<,1-x>RE<,x>O<,2>(RE=La、Sm、Nd;x=0、0.01、0.02、0.05、0.1)材料充放性能的影响.找到影响LiCo<,1-x>RE<,x>O<,2>放电容量的因素依次是,掺杂元素种类、掺杂元素的含量、再次是焙烧温度和焙烧时间.找到了最佳条件是掺杂2％的Sm.通过掺杂稀土元素经高温固相合成得到LiCo<,1-x>RE<,x>O<,2>(RE=La、Sm、Nd;x=0、0.01、0.02、0.05、0.1).经过XRD分析,掺杂稀土元素后的材料仍保持层状六方晶系结构.当Sm掺杂量为0.02时首次放电容量最大,达到了173.4mAh/g超过了同等条件合成的未掺杂的LiCoO<,2>首次放电容量;如果掺杂稀土元素的量太大,容量反而会显著降低.利用循环伏安法和交流阻抗方法分析了锂离子的嵌入过程,分析了各个过程的物理意义并在此基础上找到了与之相匹配的等效电路.实验发现,电荷传递电阻Rct随着嵌入电位的升高,逐渐减小.