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本论文在前人研究的基础上,从环境友好、节省能源、降低成本出发,对微波法合成钴酸锂正极材料及其改性进行了研究。
实验结果表明:控制一定的微波功率和辐射时间可以制备层状的LiCoO<,2>正极材料,材料的性能与传统高温固相法制备的产品一样优良。
通过对微波合成的LiCoO<,2>进行掺杂Ni、Mn、Mg、B等元素的研究,发现掺入Ni的正极材料具有与LiCoO<,2>一样的层状结构,当使用含Ni<3+>镍源时,材料的电化学性能良好,其首次充放电容量高于LiCoO<,2>,但电压平台和容量保持率低;当掺入Mn后改变了LiCoO<,2>的层状结构, 随着烧结时间的增加,晶体生长更加完整,但材料性能降低;掺入少量Mg元素后材料的首次充电容量提高,其导电率随着Mg含量的增加而增加;掺入少量B元素后,正极材料LiCoO<,2>的结构略有变化,其初期充放电比容量有提高。
另外,对微波合成LiCoO<,2>进行了氧化物表面包覆。研究表明:氧化物MgO均匀地包覆在LiCoO<,2>后,材料的电化学性能得到提高,当包覆量为1.O%时具有很好的循环性能;而Al<,2>O<,3>和ZrO<,2>的包覆,由于包覆不均匀,降低了LiCoO<,2>的容量,而循环性能也没得到改善。
同时还采用微波法合成了新兴电池材料LiNi<,0.8>Co<,0.2>O<,2>,并对合成条件和材料性能进行了研究。研究表明:在富氧的情况下,采用氢氧化物作为原料,辐射功率为700W,26min左右就能合成单一相结构完整的材料,电极的循环性能优良,初始容量较高,约为170-180mAh·g<-1>;电化学特征研究表明样品LiNi<,0.8>Co<,0.2>O<,2>-2具有良好的可逆性,反应26min合成产物的电化学阻抗约为12C欧姆。