锂一次电池正极材料制备与性能研究

摘要

锂一次电池具有存储性较好，放电性能稳定，能量密度高，便于制作各种规格，便于携带和比较耐受严苛环境等显著优点，在军品、户外装备等领域应用广泛。近年来随着动力电池的迅速发展，一次电池的探索研究也倍受关注。论文主要采用电化学方法即充电化成的方式对LiCoO2粉体进行脱锂，使其转变成脱锂态LixCoO2；对制得的粉体进行结构、成分、形貌和热稳定性分析；以制备出的脱锂态LixCoO2为正极材料组装扣式电池，研究其放电性能。
　　以LiCoO2作为正极，金属锂片作为负极材料，加装隔膜和电解液，无粘接剂，无极片,采用充电化成的方式制备出脱锂态LixCoO2。对正极粉体进行形貌分析，表明脱锂转变前后粒径大小，表面形貌并未发生明显改变，粉体分散性也较好。对粉体进行结构分析，一些晶面衍射峰发生左移，表明LixCoO2晶体结构发生改变，脱出了一部分Li+后，晶体c轴膨胀，但总体六方层状结构不变。LixCoO2粉体在氩气气氛下的热失重曲线(200℃以下)损失率小于1%，表明脱锂态LixCoO2在使用范围内(室温~100℃)无热分解，热稳定性较好。
　　对电池充电化成过程进行综合调控，探讨导电剂种类和比例的影响，选择膨胀石墨为导电剂，LixCoO2与导电剂质量比为9:1；正极粉体放电性能在不同倍率电流下表现出较大差异，小倍率(0.2C)放电时更平稳，极化较小，放电克比容量为100mAh/g，较大倍率(1C)电流放电时，放电较快，放电瞬时功率大，放电克比容量在90mAh/g左右。为了改善正极粉体的放电性能，采用高电压电解液，可以提高放电中压和放电克比容量，在1C倍率电流下可达113.1 mAh/g。研究了浆料配备、极片制作和电池组装过程中的工艺稳定性，具体工艺参数值为：LixCoO2正极粉体、导电剂和粘接剂PVDF的质量比例为18:2:1，极片厚度控制在150μm，先60℃鼓风干燥4 h再120℃真空干燥2 h，扣式电池封口压力控制在1MPa左右。
　　结果表明该工艺稳定性好，放电效果佳,放电容量达到116 mAh/g左右。添加一定含量的石墨烯作为导电添加剂，研究其含量对充电化成过程和放电过程的影响，结果表明，较低含量的导电添加剂对充电化成过程和放电性能的提升并无明显作用。

目录

声明

1 绪论

1.1引文

1.2锂电池简介

1.3锂离子电池正极材料

1.4层状钴酸锂研究进展

1.5 LixCoO2研究进展

1.6本论文研究目的意义和内容

2 电池组装工艺及测试方法

2.1实验试剂及实验仪器

2.2电极材料的充电化成过程

2.3电极制备与电池组装

2.4电池理论计算与放电测试

2.5本章小结

3 LixCoO2脱锂材料的制备及性能测试

3.1引言

3.2 LixCoO2正极材料的制备

3.3高电压电解液对其放电性能的影响

3.4石墨烯对LixCoO2一次电池电化学性能的影响

3.5本章小结

4 全文总结与展望

4.1全文总结

4.2展望

致谢

参考文献