過渡金屬硼酸鹽鋰離子二次電池電極材料的制備及性能.pdf

1、鋰離子二次電池因具有循環(huán)使用壽命長、安全性高、無記憶效應(yīng)、體積小、比能量高等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。自1997年Goodenough課題組發(fā)現(xiàn)了聚陰離子結(jié)構(gòu)的LiFePO4材料可應(yīng)用于鋰離子二次電池正極材料后，科研工作者就掀起了研究此類材料的熱潮。聚陰離子結(jié)構(gòu)具有開放性的三維框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)鋰離子在正極材料中嵌脫時(shí)，材料的結(jié)構(gòu)重排很小，結(jié)構(gòu)能保持良好的穩(wěn)定性。同時(shí)，體積較大的陰離子為鋰離子的遷移提供了更大的三維空間;其次，此類材料具有靈活可控的充放

2、電電位。過渡金屬硼酸鹽中B具有比P電負(fù)性更低，原子量更小，儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)。LiMBO3具有更高的能量密度，更小的體積變化等優(yōu)點(diǎn)，所以本論文的工作研究重點(diǎn)是LiMnBO3材料控制合成及其電化學(xué)性能研究。此外，通過固相合成法得到了Fe3BO6材料，并研究了其電化學(xué)性能。本論文的主要研究內(nèi)容是:
　　 1.在對(duì)硼酸鹽材料的結(jié)構(gòu)、合成方法、性能應(yīng)用等研究現(xiàn)狀進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，主要采用固相合成法，制備了LiMnBO3/C復(fù)合材料，并通

3、過調(diào)節(jié)溫度實(shí)現(xiàn)了物相的可控合成。同時(shí)，通過優(yōu)化反應(yīng)合成溫度，初步探討了反應(yīng)機(jī)理并研究了LiMnBO3/C復(fù)合材料在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用;煅燒溫度設(shè)置在750℃時(shí)可以制備出h-LiMnBO3/C。這種材料保持了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)40圈循環(huán)后，容量仍可保持86.5％(90.7mAhg-1)。單斜相LiMnBO3/C顆粒可以在500-600℃得到。在600℃制備得到的m-LiMnBO3/C顆粒的最初放電比容量為107mAhg-1。即使

4、當(dāng)電流密度升至22mAg-1，仍有74.4mAhg-1的放電容量可以得到。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)可以經(jīng)傳統(tǒng)的簡便的碳熱還原方法實(shí)現(xiàn)LiMnBO3/C物相的可控合成。并且獲得的材料具有良好的電化學(xué)活性，是有良好發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料。
　　 2.采用溶劑熱法，在700℃合成Fe3BO6和石墨烯的核殼結(jié)構(gòu)的納米棒。若經(jīng)后續(xù)的煅燒，可獲得純相的Fe3BO6納米棒，并在0.01-3.0V的電壓范圍下研究其電化學(xué)性能。本工作中所獲得的Fe