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《中国科学技术大学》 2006年
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新型锂离子电池材料的制备及性质研究

周复  
【摘要】:作者在综述了大量有关锂离子电池电极材料的研究进展的基础上,对锂离子电池电极材料的改性和合成提出了一系列新颖的思路,并对所合成电极材料的电化学性质进行了研究。详细内容可归纳如下: 1 作者通过高温固相分段反应的路线,成功地合成出一系列Sc~(3+)掺杂的尖晶石型LiSc_xMn_(2-x)O_4材料(x=0.01、0.02、0.06、0.10)。电化学测试结果显示,Sc~(3+)的掺杂能够显著改善尖晶石型LiMn_2O_4材料的电化学性能,50次循环后容量的衰减小于初始容量的10%,远远优于未掺杂的尖晶石型LiMn_2O_4材料。 2 我们通过低温离子交换的方法,以层状结构的钠水锰矿为前驱,成功地在低至80℃的条件下合成纳米级的尖晶石型LiMn_2O_4正极材料,并对其反应机理以及电化学性能进行了详细的研究。结果表明:所合成的尖晶石型LiMn_2O_4正极材料为纳米粒子构型,材料经真空干燥处理后,表现出良好的电化学性能。首次放电容量达到125mAh/g,30次循环后容量衰减小于20%。整个离子交换合成路线的优点在于反应温度低,反应时间短,操作简单,能耗小。而且,在一次合成之后,溶剂正己醇还可以回收,再利用,降低了成本。 3 作者通过低温水热矿化反应的方法,以KNO_3为矿化剂,成功地在140℃的低温下合成了形貌完备,直径均一的β-MnO_2纳米线,并深入研究和探讨了β-MnO_2纳米线的形成机理。结果表明:(a)δ-MnO_2相是β-MnO_2纳米线生长过程中非常重要的中间相,产物经历了由非晶态转化至δ-MnO_2相,继而转化为β-MnO_2相的生长过程;(b)反应时间的长短对β-MnO_2纳米线的生成具有决定性的影响;(c)反应中矿化剂的用量以及矿化剂的种类决定了最终产物的形貌。 4 探索了新型锂离子电池负极材料的制备方法。(1)以KNO_3作为矿化剂通过低温水热矿化合成路线,制备了ZnO剑麻状三维纳米材料。产品形貌均一,三维纳米结构的产率在90%以上。电化学测试表明:所合成的ZnO三维纳米结构
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM912

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