新型锂/二氧化锰电池复合正极研究

摘要

锂/二氧化锰电池是一种较高比能量的化学电源，是目前市场应用较为广泛的原电池品种之一。本文采用分步式混合方法将二氧化锰和氟化碳材料复合，制备用于锂/二氧化锰电池的复合正极材料，这是近年来在锂一次电池领域世界各国的研究热点。
　　本文研究了复合正极的制备工艺、导电添加剂以及不同氟化碳材料对复合正极电化学性能的影响，同时探讨了改善氟化石墨材料极化热的方法。采用高温（350℃以上）热处理将二氧化锰晶型由γ型转变为γ与β混合型；采用有机物包覆后炭化的方式对氟化石墨进行预处理，从而得到电性能最佳的两种正极材料。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）以及恒电流放电等手段对不同电极样品的物化性能以及电化学性能进行了分析研究。
　　由于氟化石墨材料与二氧化锰材料粒度差异较大，简单的物理掺杂无法发挥复合电极的优势。本文采用分步式混合工艺，将正极材料利用率提高13％。采用由不同种类碳材（乙炔黑、导电石墨、SP、VGCF）的混合导电剂，利于在电极内形成有效的导电网络，其导电效果优于单一导电剂。借鉴锂离子电池工艺而演化的涂布工艺制备的复合电极大功率输出能力优秀；不同制备方法得到的氟化碳材料虽然在电压表现上有所差异，但总能量输出并无区别。
　　不同前驱体碳源及表面改性是改善氟化石墨材料性能的有效手段，对其降低发热量具有显著效果，本文在这方面也做了初步探讨。

目录

声明

第一章 绪论

1.1前言

1.2 几种常用的锂原电池

1.3 二氧化锰正极与氟化石墨正极简介

1.4 锂/二氧化锰电池优缺点

1.5 锂/氟化碳电池优缺点

1.6本论文主要的工作内容和意义

第二章 实验方法

2.1 材料的物理化学性能表征

2.2 电化学性能测试

第三章 正极活性物质的研究

3.1 材料的制备

3.2 电池制备

3.3 电化学性能测试

3.4 结果与讨论

3.5 结论

第四章 正极制备工艺的研究

4.1 电极制备

4.2 电池制备和性能测试

4.3 结果与讨论

4.5 结论

第五章 正极特性的研究

5.1导电剂对正极性能的影响

5.2不同氟化碳材料电极性能的研究

5.3氟化石墨电极热控制研究

5.4本章结论

第六章 结论

6.1 本论文工作的主要结论

6.2 问题与展望

参考文献

发表论文及科研情况说明

致谢