基于铬酸锂的新型正极材料的合成及其电化学行为.ppt

模板来自于 * 基于铬酸锂的新型正极材料的合成及其电化学行为 研究进展 改性研究 实验及其表征 后续工作 CONTENTS 锂离子电池的正极材料LiCrO2的研究进展 加拿大研究者K.Zaghib在1996年第一次提出了选用铬酸锂作为正极材料与高电压负极材料构成锂离子蓄电池，或者与碳电极组成电化学混合电容器。之后，日本的研究者小柴信晴等人也开展了对铬酸锂作为锂离子正极材料的研究。铬酸锂具有Li+三维扩散通道，能够进行大倍率充放电，并且在充放电过程当中材料的结构稳定不变，因此被称为“零应变”材料，具有极佳的循环性能和安全性能，所以尖晶石型铬酸锂被认为是理想的锂离子电池正极材料。 LiCrO2结构和电化学性能 ①LiCrO2是一种由金属Li和低电位过渡金属Cr合成的复合氧化物，属于ABX2系列，被描述为尖晶石固溶体 。 ②LiCrO2理论比容量为175mAh·g-1，实际比容量保持在150—160mAh·g-1，虽然LiCrO2的理论容量较其他正极材料低，但是由于LiCrO2具有稳定的结构以及锂离子的三维扩散通道，使得LiCrO2经过上千次循环仍能有较好的容量保持率，是一种极其有发展、应用前景的锂离子电池正极材料。 LiCrO2的制备方法 从目前的研究来看，LiCrO2的合成方法主要有高温固相法和液相法（溶胶-凝胶法、水热反应法等）。不同的合成方法对于合成LiCrO2材料的颗粒大小、颜色、表观形貌、电化学性能上都有很大的影响 。 制备方法 高温固相法 工艺简单 水热离子交换法 溶胶凝胶发 原料大多为有机物 制备成本高 LiCrO2的制备 上述的所有方法均有不同的优势，但从工业化生产的角度来看，高温固相法是最可能被优先选用的合成方法。如果从提高LiCrO2的电化学性能方面考虑，溶胶-凝胶法则可以合成颗粒较小的LiCrO2，得到电化学性能优异的产品，但是其合成过程非常复杂，难以控制，而且存在较多的经济效益问题，例如废水处理等。 LiCrO2的改性研究 尖晶石型LiCrO2具备的优点为：稳定的结构，优良的抗过充性能、热稳定性能好和安全性高等，在动力锂离子电池正极材料和储能中存在着极大的研究价值和应用前途。但因为LiCrO2自身的电导率比较低（固有电导率仅为10-9S/cm），在大电流充放电时易发生大的极化，影响到材料的倍率性能，这就限制了其实际应用。 提高电导率的措施 ①小粒径，缩短Li+的迁移路径 ②添加导电性强的元素Ag ,Cu C ③添加Li+ 或Ti+ ，O2-离子半径相近的 离子如Mg2+ K+ Br- 制备晶格缺陷的 LiCrO2材料使Li+ 可以在电极活性 物质中快速的脱嵌 实验及表征 材料的制备 A、实验原料：Cr2O3、LiOH·H2O、TiO2 B、制备方法： ①纳米球磨 ②喷雾干燥 ③高温煅烧 得到正级材料Li1.5Cr0.5Ti0.5O2.5 电极材料制备与电池组装 PVDF NMP 粘结剂 粉料 SUP-P 浆料 涂片 冲片→压片→称量→干燥 锂片隔膜正极片泡沫镍电解液 电池 LiCrO2的合成及电化学性能 物相组成分析 LiCrO2的XRD图谱 电化学性能分析 LiCrO2 0.2倍率下20次循环的充放电曲线图 首次充放电比 容量低 LiCrO2的交流阻抗谱图 通过循环曲线和阻抗图可以看出LiCrO2具有较低的电化学性能 模板来自于 *