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锂离子电池作为新一代绿色环保电池,已经成为摄像机、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最佳电源,也是未来电动汽车用轻型高能动力电池的首选电源。而锂离子电池正极材料是制约电池整体性能的关键。目前商品化的锂离子电池采用的正极材料主要为层状LiCoO2,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LiCoO2的基础上,对LiCoO2材料进行了在不同基底上制备的研究,通过FT-IR,AFM,FE-SEM,SEM,偏光显微镜等手段对产物进行了表征。
本研究采用溶胶-凝胶法对不同的基底及实验条件对LiCoO2正极材料在基底上形成的形貌及晶体结构进行了系统的研究。结果表明,影响合成单相层状结构的LiCoO2晶体的因素有:螯合剂浓度,金属离子浓度,金属离子摩尔比,烧结温度,烧结升温程序,基底涂层等。选用聚丙烯酸PAA作为螯合剂,是因为在制备溶胶时不需要调节溶液的PH值,在烧结过程PAA分解释放的能量可以降低烧结温度,同时分解产生大量CO和CO2,促使在晶体生成过程中不容易发生团聚。在不同的基底上(载玻片,单晶硅片,石英玻璃)采用旋涂的方法制备LiCoO2薄膜,通过改变实验条件制得单向层状LiCoO2晶体,薄膜厚度达到纳米级,晶体粒径达到微米级。