高性能锂离子电池LiFePO4/C正极和CuO/C负极的研究

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二次锂离子电池具有容量大、能量密度高、成本低等优点,作为现在和将来最具发展潜力的能量存储体系之一,引起了全世界研究者广泛的关注。锂离子电池电极材料(包括正极材料和负极材料)性能的优劣直接影响了锂离子电池电化学性能的好坏。本论文的研究工作旨在改进锂离子电池LiFePO4正极材料和有序介孔碳负极材料大电流充放电下的的倍率性能,制备出高性能的锂离子电池电极材料。本论文的内容主要包括以下2个部分:   1.具有多孔碳连续网络的LiFePO4/C复合正极材料:首先制备出具有大比表面积的微孔碳和有序介孔碳材料,然后用浸渍法将其分别与LiFePO4复合,在这个过程中,碳材料对LiFePO4纳米粒子的分散和形貌起了很好的控制作用。得到的LiFePO4/C复合物具有连续的多孔碳网络结构,不仅使活性物质和电解质溶液充分接触,而且还提供了一个连续的导电网络,有利于LiFePO4电化学性能的提高。通过将超级电容器和锂离子电池两种不同的能量存储方式相结合,进一步提高了锂离子电池正极材料的倍率性能。制备得到的LiFePO4/多孔碳复合物在50C倍率下仍能得到较高的放电容量,与0.2C的放电容量相比,容量保持率高达88%。说明它可能是高倍率充放电下理想的正极材料,因为小的LiFePO4纳米粒子负载在大比表面积的多孔碳连续网络上的结构使Li+的扩散和导电性都有了提高。   2.高性能锂离子电池氧化铜/有序介孔碳复合负极材料:首先制备得到有序介孔碳材料,然后用非常简单的沉淀法将其与CuO复合,并研究了复合物的电化学性能。通过各种表征手段和测试分析结果,研究发现将有序介孔碳材料与CuO复合能够得到具有高容量、高循环性能和高倍率性能的锂离子电池负极材料。
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