脱锂态Li1-xCoO2正极材料的制备及其性能研究
Research on Synthesis and Performance of Delithiated Li1-xCoO2 as Cathode Material
随着环境污染和能源危机日益突出,开发绿色新能源已成为当务之急.锂电池作为一类高能新型绿色能源备受关注,按工作模式可以分为锂原电池和二次锂离子电池.锂离子电池正极材料本身处于非荷电状态,因此,不能用于锂原电池中直接进行放电.为了实现将锂离子电池正极材料应用于锂原电池之中,本文参照二次电池充放电原理,采用化成方法制备出了脱锂态Li1-xCoO2正极材料.通过对充电比容量的控制,制得了不同脱锂度的Li1-xCoO2正极材料.采用ICP-AES、XRD、SEM、TGA等方法,对其元素组成、物相结构、微观形貌、热稳定性进行了表征.结果表明,脱锂后Li1-xCoO2颗粒大小均匀,分散性较好,并且仍保持六方层状结构.充电至比容量为100.0、120.0、140.0、150.0 mA.h.g-1的Li1-xCoO2,化学组成分别为Li0.64CoO2、Li0.56CoO2、Li0.49CoO2、Li0.45CoO2.Li1-xCoO2在200400℃下发生分解反应,析出氧气质量与脱锂度呈线性关系.将Li-Li1-xCoO2扣式电池以1C倍率放电,放电比容量随脱锂度的增加而增加,库伦效率却随之减少.其中,Li-Li0.45CoO2电池放电比容量为115.0 mA.h.g-1,相应的库伦效率为76.7%.循环充放电测试表明,容量损失由可恢复部分以及不可逆损失两部分构成,不可逆损失容量随脱锂度的增加而增加.Li-Li0.45CoO2电池放电性能影响因素分析表明:充电过程若电流较大,更容易造成脱锂不均匀,从而导致了更多容量损失;导电剂在化成电池中起到传导电子和吸收电解液的作用,导电剂较多时,放电性能相对较好;涂布过程需保证粘结剂比例适中,否则活性物质脱落,或者电池内阻较大,都对放电性能不利;PVDF的结晶性能以及Li1-xCoO2结构的稳定性与极片高温烘烤过程相关,本文采取120℃条件下高温烘烤4h对放电性能较为有利.存储性能研究表明,Li0.45CoO2粉末在空气中电化学性能不稳定,而在Ar气氛或者真空中几乎不发生容量衰减.由于化学自放电,Li-Li0.45CoO2电池存储中出现电了压滞后以及容量衰减现象.基于此,可考虑将其设计为储备式电池.
- 作者：
- 莫俊林
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 船舶化学电源技术
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 朱刚
- 中图分类号：
- TM912
- 关键词：
- 钴酸锂；电化学脱锂；正极材料；放电性能；储存性能
- lithium cobalt dioxide(LiCoO2); electrochemical delithiation; cathode material; discharge performance; storage performance;