锂离子电池正极材料LiCoNiO合成与性能研究

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锂离子电池与传统的二次电池如铅酸电池、Ni/Cd电池、Ni/MH电池等相比,在比功率、能量密度及充放电性能方面有着明显的优势。而且,锂离子电池还有着循环寿命长、自放电率低、“绿色”环保等优点,目前己广泛应用于小型用电器中,并正积极向空间技术、国防工业、电动汽车、UPS等领域发展。锂离子电池技术的关键在于嵌入式电极材料的成功开发。本文详细介绍了锂离子电池正极材料,特别是LiCoO2材料的发展现状,并对锂离子电池的技术现状和发展趋势作了总结。运用理论电化学的基本原理,分析了LiCoO2材料对锂离子电池性能影响的机理。在此基础上对锂离子电池的制造技术和性能进行了研究。   本论文对LiNixCo1-xO2材料的不同合成条件进行考察。为了对材料的性能进行考察,本实验把各种材料应用到了方型锂离子电池中,对电池的循环性能,倍率充放电性能等进行测试。测试结果表明:合成条件对材料的性能有很大的影响,通过对各个合成条件的考察有如下优化结果:   合成温度在800℃左右,材料的烧结时间为60小时左右,原材料的配比n(Li):n(Co):n(Ni)=1.05:0.7:0:3较为合理,得到的材料的放电容量和循环性能都比较理想。放电以0.1C效果较好,能得到较高的放电容量。   采用一种新型的半固相合成法在Co3O4表面生成稳定的Al2O3膜,经过XRD衍射对其包覆前后结构进行了分析,测试了样品的电化学性能,实验表明,采用该方法显示出材料颗粒均匀,电化学性能良好的特点,其中LiCo0.95Al0.15O2在室温下初始比容量达到137.5mAhg-1,循环50次后,容量达到130.29mAhg-1。对其进行过充实验,依然表现出令人满意的结果。
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