二次鋰電池正極材料制備及性能研究.pdf

1、隨著電力車和各種新型便攜式電子設備應用的迅速發(fā)展,對于清潔可再生能源的需求也與日俱增。因此,探索下一代能量儲存的新材料和新設備尤為重要,開發(fā)高效的能源存儲方式意義非凡。
　　二次鋰電池是近年來發(fā)展起來的一種新型電源,是世界各國爭相研究和開發(fā)的熱點。在過去的二十年內,鋰電池以其高能量密度的特性引領可攜帶電子設備走向了一個新的變革。但是,隨著市場需求的不斷變更,人們對下一代的鋰電池也提出了更高能量密度、更好的安全性能以及更低的成本等的

2、要求。對比各類電池體系,開發(fā)新型鋰離子電池或鋰硫電池是鋰電池行業(yè)的發(fā)展方向。
　　橄欖石型 LiFePO4理論比容量高,熱穩(wěn)定性好,是動力型鋰離子電池理想的正極材料之一,但其本身結構缺陷導致電子電導率低,鋰離子擴散速率慢限制了實際應用。本文提出了氮甲基吡咯烷酮(NMP)輔助溶劑熱合成 LiFePO4工藝,并采用蔗糖為碳源對其進行碳包覆改性。結果表明,NMP能有效抑制晶粒過度生長改善分散性,碳包覆能夠促進 LiFePO4顆粒進一步細

3、化;制備的LFP/C復合材料具有簡單快速的鋰離子擴散和良好的電子傳輸路徑,25 oC測試,0.2 C放電容量130 mAh/g,60 oC測試,0.2 C放電容量160 mAh/g,接近理論容量。
　　鋰硫電池相較鋰離子電池,其能量密度更高,成本低廉,是極具發(fā)展前景的二次電池儲能體系。但 S及放電產物 Li2S的絕緣性,充放電過程中產生的飛梭效應與體積膨脹效應導致電極材料結構不穩(wěn)定,限制了鋰硫電池的實際應用。構建具有高導電性以及多

4、孔道高比表面積的剛性載體結構,抑制多硫化物擴散,提高電池的電化學性能,成為其研究的關鍵。為了解決這些技術瓶頸,本文提出了利用碳納米管(MWCNT)、石墨烯(HPG)的高比表面、優(yōu)良導電性和力學性能以改善鋰硫電池上述問題,以碳材料 MWCNT、HPG為基元材料,與硫液相復合,制備了“fish in net”結構石墨烯-硫、同軸結構 MWCNT@S復合電極材料。構建了能夠對體積膨脹及飛梭效應有效抑制的高性能復合電極。電化學性能測試,兩種復合