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锂离子电池钼铁锂氧化物正极材料的制备与改性研究

【摘要】:新世纪以来,经济的快速发展催促了储能设备的快速兴起,传统的LiCo02正极材料由于其高成本、低容量,已不能满足现代社会的储能需求。目前对锂离子电池正极材料的研究也主要集中在元素周期表第四周期的几种过度金属元素以及对它们的掺杂改性研究,但也都存在各自的不足,比如镍材料生产工艺复杂且结构不稳定,磷酸亚铁锂材料堆积密度低、化学稳定性差等,所以研究新型的正极材料对于锂离子电池的发展显得尤为关键。为此我们探索了新型的正极材料—钼铁锂氧化物,用高温固相法对其最佳合成条件及其合成比例进行了探索;接着本文用Cr对其进行掺杂改性并且合成方法上面加以改进,发现其循环性能还有比容量都有显著的提高。具体操作如下:采用高温固相法合成Li2MoFe0.1Ox. 以 MoO3和Fe(NO3)3为原料,加入硝酸酸化,搅拌均匀,烧结得到前驱体,用H2经750℃还原后,加入锂盐煅烧得到Li2MoFe0.1Ox正极材料。正极材料Li2MoFe0.1Ox的首次充电容量为113.4mA·h/g,首次库伦效率为94.8%,前20次循环容量保持率为80.2%,但容量以及循环性能还有待提高。采用Cr对材料Li2MoFeoiOx进行掺杂,方法为合金法。具体步骤:将一定比例的MoO3、Fe(NO3)3和Cr(NO3)3混合均匀,加入硝酸酸化,烧结得到前驱体,然后在气氛炉中用H2进行还原,还原温度为1150℃,再在马弗炉中进行氧化,将产物经750℃还原后,加入锂盐在气氛炉中煅烧得到Li2MoFe0.1 Cr0.02Ox正极材料。材料Li2MoFe0.1Cr0.02Ox的首次充电容量高达136.6mA h/g,首次库伦效率为95.7%,前20次循环容量保持率为92.4%,40次循环后容量保持率为68.2%,虽然该材料在容量和循环性能方面都有待提高,但也展示出了该材料作为锂离子电池正极材料相应的潜力。

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