论文部分内容阅读
锂离子电池已成功应用在便携产品、混合动力汽车和储能电池等领域。目前商品化的锂离子电池正极材料主要有层状LiCoO2、橄榄石型LiFePO4和Li-Ni-Co-Mn-O材料,但上述材料放电电压低,导致了整体材料能量密度低,不能满足当今人们的需求,人们迫切需要一种高电压、高能量密度的正极材料。LiCoPO4材料理论电容量为167 mAh/g,相对于锂电极电势约4.8 V,有望成为高容量、高电压的正极材料。但LiCoPO4材料电子导电率和Li+迁移速率较低,导致了 LiCoPO4材料电化学性能较差,即LiCoPO4材料较低的放电容量和极差循环性能。针对上述问题,首先,本文通过固相法制备LiCoPO4和LiCoPO4/C材料,通过改变温度、烧结方法和保护气氛研究了 LiCoPO4和LiCoPO4/C材料的电化学性能。由XRD、SEM及电化学性能可知,两段法氩气保护氛围下有利于LiCoPO4材料合成,得到的LiCoPO4材料性能较好。在LiCoPO4/C材料内碳不是有效的改性剂,就提高LiCoPO4材料电化学性能而言,相比于碳包覆的LiCoPO4材料,LiCoPO4材料的颗粒尺寸更为重要。LiCoPO4材料颗粒尺寸过小不利于获得良好的循环性能。其次,通过固相法制备LiCoPO4和LiCoP04/C材料,高温氩气保护氛围下烧结LiCoPO4材料,LiCoPO4材料易发生还原反应产生催化相Co2P。通过改变Co2P质量和保护气氛研究了催化剂Co2P对LiCoPO4材料性能的影响。由XRD和电化学性能可知,当LiCoPO4材料内存在Co2P时,电解液在LiCoPO4电极表面分解反应严重,LiCoPO4材料充电容量和平台增加,整体材料结构被破坏,放电容量下降,导致LiCoPO4材料库伦效率降低。因此,在制备LiCoPO4材料中应抑制催化剂Co2P的生成。在催化剂Co2P丧失活性后,其库伦效率趋于稳定。最后,通过联合法制备出LiCoPO4材料,通过改变温度、碳包覆等研究了 LiCoPO4材料的电化学性能。由XRD、SEM及电化学性能可知,首次在500℃下成功合成出纯LiCoPO4材料,并具有充放电性能,600℃下样品的性能最好。成功合成出NaCl材料,在较低温度下替代碳抑制LiCoPO4材料颗粒长大的作用。