本文關(guān)鍵詞：硼酸鹽體系鋰離子電池正極材料的制備及性能研究

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【摘要】：硼酸鹽正極材料具有理論容量高(220 m Ah·g-1),結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,綠色環(huán)保,成本低廉等優(yōu)勢(shì),是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦弯囯x子電池正極材料,近年來受到廣泛關(guān)注。但較差的電導(dǎo)率和偏低的工作電壓限制了材料的電化學(xué)性能,阻礙了其在儲(chǔ)能領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。針對(duì)這一缺陷,通過探究新的合成方法以及采用碳包覆、納米化和金屬離子摻雜等手段來改善硼酸鹽正極材料的電化學(xué)性能。在Li Mn BO3材料的合成與改性研究方面:采用微波固相法合成Li Mn BO3材料,該方法工藝簡(jiǎn)單,極大縮減合成周期,在功率為240 W,7 min條件即可制備出單斜型Li Mn BO3/C材料。電化學(xué)測(cè)試表明,材料在0.05 C倍率首周放電比容量達(dá)156.3m Ah·g-1,經(jīng)50周循環(huán)容量仍保持在148.2m Ah·g-1,表現(xiàn)出較高的電化學(xué)容量。采用高溫固相法在500、600和700℃分別合成了單斜型、單斜六方混合和六方型Li Mn BO3/C材料,經(jīng)電化學(xué)性能測(cè)試,單斜型Li Mn BO3電化學(xué)性能優(yōu)于六方型。探索了高溫固相合成Li Mn BO3材料的最佳碳源為葡萄糖,碳含量以10wt%為宜。同時(shí)對(duì)Li Mn BO3材料進(jìn)行摻雜改性研究,結(jié)果表明,摻雜Ag+、Mg2+和In3+后的Li Mn BO3材料電化學(xué)性能有所改善。采用溶膠凝膠法乙醇為溶劑制得單斜Li Mn BO3,乙酸為溶劑制得六方Li Mn BO3;該方法有利于減小材料粒徑,縮短Li+擴(kuò)散路徑以提高材料電化學(xué)性能。在Li Fe BO3材料的合成與性能研究方面:采用高溫固相法合成了Li Fe BO3/C材料。研究結(jié)果表明,以葡萄糖為碳源時(shí),材料的結(jié)晶性良好,粒徑分布均勻,0.05 C倍率下,首周放電比容量為153.6 m Ah·g-1,循環(huán)30周后,放電比容量為131.4 m Ah·g-1,表現(xiàn)出較優(yōu)良的電化學(xué)性能。采用溶膠凝膠法,以N,N-二甲基甲酰胺為溶劑,檸檬酸為碳源制備出尺寸在40-60nm的Li Fe BO3/C材料。電化學(xué)性能測(cè)試表明,在電流密度為10 m A·g-1時(shí),材料初始放電比容量達(dá)205.8m Ah·g-1。同時(shí),材料還表現(xiàn)出相對(duì)較好的倍率穩(wěn)定性能,說明納米結(jié)構(gòu)有利于提高材料的離子擴(kuò)散。在復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、合成與性能研究方面:采用高溫固相法制備了不同比例的Li MnxFe1-xBO3復(fù)合材料。研究表明,隨著鐵含量升高,在充放電過程中材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高,極化減小,放電比容量相應(yīng)增加。采用溶膠凝膠法合成了六方型Li Mn0.9V0.1BO3材料。研究結(jié)果表明,盡管Li Mn0.9V0.1BO3復(fù)合材料的初始放電比容量不高,但經(jīng)30周循環(huán)后增至85.7 m Ah·g-1,相對(duì)六方型Li Mn BO3材料其電化學(xué)容量有了明顯提升。Fe、V的加入提高了材料的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,有效地改善了材料的電化學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：新疆師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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1 莊全超;徐守冬;邱祥云;崔永麗;方亮;孫世剛;;鋰離子電池的電化學(xué)阻抗譜分析[J];化學(xué)進(jìn)展;2010年06期

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本文編號(hào)：1178751