多孔球形锂离子电池电极材料的制备及其性能研究

摘要

锂离子电池因电流密度高、循环性能好以及安全、对环境友好等特点，已被当做拥有潜在应用价值的绿色新能源。利用嵌锂化合物材料代替金属锂和碳分别作为锂离子电池的正极和负极材料，对推动锂离子电池的发展起着决定性的作用。本文主要采用气溶胶喷雾辅助合成法合成多孔球形嵌锂化合物材料，通过场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM）、X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积测试（BET）、充放电测试和电化学阻抗（EIS）等表征手段，探索所得产物的结构、成分以及电化学性能。具体工作内容如下：
　　1.可控合成了介孔球形Li4Ti5O12/TiO2复合材料，通过改变反应物的配比以及表面活性剂的含量，相应制备了实心球形Li4Ti5O12/TiO2复合材料和介孔球形Li4Ti5O12纯相材料，并对所得三种材料的电化学性能进行对比。其中，介孔球形Li4Ti5O12/TiO2复合材料在0.1C时首次放电比容量为217mAh/g，2C下120次循环后容量保持率为93.04％，同时，在1C、5C、20C倍率下放电比容量分别为161 mAh/g、163 mAh/g、111 mAh/g,相对另外两种材料而言，具有较高的容量和循环稳定性及优秀的倍率性能。
　　2.通过气溶胶喷雾热解及后续高温煅烧过程合成多孔球形LiMn2O4材料，利用煅烧温度的不同以及掺杂金属离子的不同达到对锰酸锂的改性。经电化学测试发现，煅烧温度为800℃时的LiMn2O4作为电池正极材料拥有较好的电化学性能，在0.2C倍率下的首次放电容量达到112.74mAh/g，1C（1C=148mAh/g）倍率下循环100次后容量仍保持为初始容量的91.40％；当锰酸锂中分别掺杂一定量的Al、Co、Ni元素时，电池测试结果显示，掺杂Co元素时，与另外两种掺杂的材料相比较，拥有较好的电化学性能（如：0.2C倍率下首次放电比容量109.25 mAh/g）。

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第一章 前言

1.1引言

1.2锂电池的简介

1.3锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

1.4锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展

1.5气溶胶喷雾热解法简介

1.6 本文研究的目的和主要内容

参考文献

第二章 介孔球形Li4Ti5O12/TiO2复合电极材料的合成及其在

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.4本章小结

参考文献

第三章 多孔球形LiMn2O4的可控合成及其改性研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.3实验结果与讨论

3.4本章小结

参考文献

第四章 总结与展望

4.1总结

4.2展望

附录：

致谢