收藏本站

高压LiCoPO_4正极材料的制备及电化学性能改善研究

【摘要】:LiCoPO4正极材料放电电压平台高(~4.8 V vs.Li+/Li)、能量密度高(800 Whkg-1);同时P-O共价键使其结构稳定,有望成为新一代锂离子电池正极材料之一。但与此同时,LiCoPO4面临低的电导率、低的锂离子迁移率、高压下电解液的持续氧化分解、电解液中HF的侵蚀及充放电过程中Li/Co混排引起结构变化等问题,由此造成充放电过程中LiCoPO4电池容量快速衰减,严重制约了其推广应用。针对LiCoPO4电池存在的这些问题,本课题从原位碳包覆、电解液优化、Cr3+离子掺杂改性、AlF3包覆改性和LiCo0.9Mn0.1PO4@Li3PO4核-壳结构材料等五个方面入手开展相关研究工作,以制备具有长循环寿命的LiCoPO4正极材料。具体内容如下:(1)原位碳包覆LiCoPO4材料(LCP@C)研究。以溶胶-凝胶法合成LCP@C材料,利用回转炉低温均匀去除部分碳,而后再高温烧结的方法,制备出具有均匀碳包覆层的LCP@C材料。研究发现:碳包覆会造成首次库伦效率降低,但在后续循环过程中可以稳定固-液界面,缓解高压下电解液的持续氧化分解,进而提高电池循环稳定性。LCP@C(1.5 wt.%碳包覆)电极0.1 C下首次放电比容量为130.2 mAh g-1,50次循环容量保持率为75%。(2)适用于LiCoPO4高压体系的电解液优化研究。为减缓5 V高压下Co3+/Co2+对EC基电解液的持续氧化分解,将添加剂TMSB引入LiCoPO4电解液体系中。研究发现:在首次充电过程TMSB于4.3 V氧化分解,且其氧化分解产物在LiCoPO4电极表面参与形成均匀稳定的SEI膜,在后续充放电过程中减缓电解液的持续氧化分解,进而提高电池循环稳定性。LiCoPO4电极在 1 M LiPF6 EC:DMC(1/1,v/v)+ 1 wt.%TMSB 电解液下 0.1 C 首次放电比容量为144 mAh g-1 50次循环容量保持率为76%。(3)Cr3+离子掺杂改性研究。为解决LiCoPO4材料低电导率和低锂离子迁移率的缺点,对LiCoPO4材料进行Cr3+离子掺杂改性研究,制备出LiCo1-1.5xCrxPO4@C材料。研究发现:Cr3+的掺入不改变LiCoPO4材料橄榄石结构和基本形貌特征,但会导致结构发生细微变化,如:晶胞体积减小、弱化Li-O键强度和降低Li位混排缺陷浓度等,并提高LiCo1-1.5xCrxPO4@C材料电导率和锂离子迁移率,进而改善LiCo1-5xCrxPO4@C电极循环稳定性和倍率性能。LiCo0.94Cr0.04PO4@C电极0.1 C下首次放电比容量为144 mA h g-1,100次循环容量保持率达到71%,1 C下,放电比容量达到91 mAhg-1。(4)AlF3包覆改性研究。为稳定LiCoPO4电极固-液界面,减缓高压下Co3+/Co2+对电解液的持续氧化分解,将快锂离子导体AlF3引入LiCoPO4高压体系,制备出LiCoPO4@AlF3材料。研究发现:AlF3包覆层可以避免LiCoPO4与电解液直接接触,减缓高压下Co3+/Co2+对电解液氧化分解,降低不可逆充电容量,显著提高LiCoPO4材料循环稳定性。LiCoPO4@AlF3(4mol%)电极0.1 C下首次放电比容量为159 mAh g-1 50次循环容量保持率为91%。(5)LiCoo.9Mn0.1PO4@Li3PO4核-壳结构材料。综合稳定化合物包覆改性和金属阳离子掺杂改性的优点,制备出原位Li3P04包覆LiCoo.9Mn0.1PO4材料,并展示出优异的电化学性能:0.1 C下首次放电比容为142.5 mAh g-1 100次循环容量保持率为90%;1 C下首次放电比容量为112 mAh g-1 220次循环容量保持率为82%;2 C下首次放电比容量为96.3 mAh g-1,500次循环容量保持率约为64.6%。通过上述研究工作,我们发现:高压下Co2+/Co3+对电解液的氧化分解行为可以通过对LiCoPO4包覆改性和使用电解液添加剂得到缓解;通过对LiCoPO4材料掺杂改性可以有效克服其锂离子迁移率低和电导率低的缺点;最终制备出具有纳-微结构的LiCo0.9Mn0.1PO4@Li3PO4核-壳材料,展示出良好的循环稳定性,具备进一步商业应用潜力。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张勇;霍庆媛;王力臻;张爱勤;宋延华;;LiFePO_4/MWNTs/BC复合材料的制备及电化学性能[J];热加工工艺;2012年24期
2 李仕群;胡佳山;;粉煤灰物理化学性能评述[J];山东建材学院学报;1989年01期
3 戴忠旭,詹晖,周运鸿,桂嘉年,王仁卉;尖晶石锂锰氧化物中氧缺陷对材料电化学性能的影响[J];武汉大学学报(理学版);2003年03期
4 龚茜,谭攸庚;钌钛锡氧化物阳极表面形态及电化学性能研究[J];氯碱工业;1995年05期
5 屠德周;雷永泉;陈立新;吕光烈;魏范松;;退火处理对La-Mg-Ni-Co合金电化学性能的影响[J];浙江大学学报(工学版);2007年03期
6 余祖孝;陈建;郝世雄;韩选平;;添加剂对铝阳极电化学性能的影响[J];电源技术;2007年06期
7 孙泉胜;肖来荣;;Zn-0.3Bi-0.06Ti合金的制备与电化学性能[J];电源技术;2012年03期
8 邓凌峰;陈洪;;2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑的合成及电化学性能[J];材料导报;2009年22期
9 许树茂;陈杰勇;邓淇彬;高爱梅;舒东;;不同掺炭比例对超级电池负极铅膏电化学性能的影响[J];蓄电池;2013年05期
10 李运姣,常建卫,李洪桂,赵中伟,孙召明,霍广生,孙培梅;富锂型掺钴尖晶石锂锰氧化物的结构与电化学性能[J];中南大学学报(自然科学版);2004年03期
11 李林艳;崔晓兰;单忠强;田建华;刘肖燕;;不同粘结剂对锂-硫电池电化学性能的影响[J];功能材料;2014年11期
12 王宏丽;;纳米CoTiO_3对高铁酸钡电化学性能影响的研究[J];昆明理工大学学报(理工版);2009年01期
13 邓凌峰;陈洪;;2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑的电化学性能[J];电源技术;2010年02期
14 高虹;LiNi_yM_(1-y)O_2(M=Co,Mn,Ti,0<y<1)的制备和性能[J];电源技术;2001年04期
15 郭光辉;张克立;黄峰;易德莲;周瑜;;铁酸钴的流变相合成及电化学性能研究[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2007年04期
16 唐爱东;王海燕;吴晓;黄可龙;;掺杂锂镍钴锰氧材料的合成及电化学性能[J];电源技术;2007年12期
17 郑伟;胡信国;张翠芬;;新型锂蓄电池正极复合材料的制备和电化学性能研究[J];稀有金属材料与工程;2006年08期
18 刘志超;卢嘉春;黄萍;朱敏华;方荃;;几种氟化碳材料的结构与电化学性能[J];材料保护;2013年S2期
19 汤昊,冯传启,刘浩文,雷太鸣,张克立,孙聚堂;掺杂Y~(3+)的锂锰尖晶石的合成及其电化学性能研究[J];化学学报;2003年01期
20 刘文刚;许云华;杨蓉;HOJAMBERDIEV Mirabbos;周志斌;;热处理温度对多元醇合成Li_2MnSiO_4/C电化学性能的影响(英文)[J];无机材料学报;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郄富昌;彭庆文;唐致远;;锂离子电池负极材料Li_2ZnTi_3O_8/C纳米颗粒的制备及其电化学性能[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
2 李良超;郝仕油;林秋月;应桃开;;纳米氧化锰的制备及其电化学性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
3 刘志超;党海军;陈广宇;张自禄;;氟化石墨的制备与电化学性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
4 张森;李志勇;;氟化处理对储氢合金电化学性能的影响研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
5 季益刚;周益明;邵阳;戴跃华;俞燕青;王青;唐亚文;陆天虹;沈涛;;氢氧化镍的低热固相合成及其电化学性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
6 董怡辰;王振波;秦华;;炭包覆对动力锂离子电池正极材料电化学性能影响[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年
7 侯磊;吴茂;何新波;曲选辉;;碳含量对磷酸钒锂电化学性能的影响[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
8 邹红丽;招睿雄;沈培康;;钨掺杂LiFePO_4的合成和电化学性能研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
9 樊小勇;江宏宏;黄令;孙世刚;;电镀锡作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
10 王婷;曹中秋;边静;;镁铝储氢电极合金的制备及电化学性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王跃;高压LiCoPO_4正极材料的制备及电化学性能改善研究[D];北京科技大学;2018年
2 王星博;锂离子电池富锂正极材料的结构表征与电化学性能研究[D];中国科学技术大学;2017年
3 卢桂霞;过渡金属氧化物锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究[D];山东大学;2015年
4 胡梅娟;金属氧化物基锂/钠离子电池负极材料制备与电化学性能研究[D];浙江大学;2014年
5 刘芳延;基于综纤维素制备炭基复合材料及其电化学性能研究[D];东北林业大学;2015年
6 江小剑;基于脱合金法的锰基微纳结构的构筑及其电化学性能研究[D];山东大学;2015年
7 王聪;锂离子电池电极材料Li_3V_2(PO_4)_3的制备及其电化学性能改性研究[D];北京化工大学;2015年
8 莫润伟;高性能锂离子电池正极材料LiV_3O_8的制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
9 历彪;钛的含氟氧化物及其锂化产物纳米粒子的合成、表征与电化学性能研究[D];中国科学技术大学;2015年
10 张春艳;复杂结构过渡金属氧化物及其复合物锂离子电池负极材料的制备及电化学性能[D];安徽大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨涛;硫化锂正极材料的制备及电化学性能[D];浙江大学;2017年
2 徐莲花;磷酸钒锂正极材料的制备及其性能研究[D];安徽工业大学;2017年
3 王钢;高性能锂离子电池层状富锂正极材料的制备及其改性研究[D];湘潭大学;2017年
4 解二娟;锂离子电池LiNi_xCo_yMn_zO_2正极材料的成分、合成工艺和纳米铜掺杂研究[D];广西大学;2017年
5 王艺蓉;锰系空心球形正极材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2017年
6 罗垂意;无钴镍基正极材料理论计算与实验改性研究[D];江西理工大学;2017年
7 钟国兵;锂离子电池铜基正极材料的研究[D];上海应用技术大学;2017年
8 栗志同;钒基材料的合成、表征及其电化学性能研究[D];华南理工大学;2015年
9 王莎;多巴胺炭球及MOFs@硫复合材料的制备及其Li-S电池电化学性能研究[D];华南理工大学;2015年
10 燕平;氢驱动化学反应法制备Li_xal_ySi_z锂离子电池负极材料及其电化学性能[D];浙江大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 蔡忠仁 通讯员 熊志敏;[N];中国化工报;2009年
2 记者 蔡忠仁;[N];中国化工报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|