磷酸钴锂正极材料的可控排布和性能研究

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磷酸钴锂具有和磷酸铁锂类似的橄榄石结构,而且其具有4.8V的高电压放电平台,和磷酸铁锂相近的理论比容量,这就意味磷酸钴锂拥有更高的能量密度。其有望成为未来的高电压,高能量密度的动力电池使用的正极材料。但是材料实际电化学性能并不完善,而且针对于磷酸钴锂的改进方案多是掺杂,包覆,基本上是通过化学的手段进行改进。本文欲利用磷酸钴锂的磁性能对其做相应的改善。本文采用以蔗糖为添加剂的溶剂热方法合成沿(020)晶面择优取向生长的磷酸钴锂微单晶片。通过研究发现EG溶剂能够合成出沿着(020)晶面生长的磷酸钴锂晶体,相较于DEG和TEG,EG作为溶剂所合成的磷酸钴锂晶粒在晶粒尺寸上更小,更加具有优势,其在[010]方向的厚度为300600nm左右。同时其电化学性能测试方面的结果也符合上述规律。EG作为溶剂所合成的磷酸钴锂(LCP-EG-S)在0.1C下放电比容量可以达到128.9mAh/g,循环和倍率也比其他二者也有一定的提升。这是因为醇类有机溶剂的羟基可以在磷酸钴锂晶体生长过程中可以抑制其在[010]方向的生长,抑制晶体的生长。利用磷酸钴锂晶体自发磁化率的各向异性,在制备电池极片时,对LCP-EG-S,施加0.5T的静磁场,进行磁控定向排布。通过对比电化学性能以及磁性能方面的测试结果发现,磁场处理过后的极片(LCP-M)所制作的电池在0.1C下首圈放电比容量提高了7mAh/g,25圈循环性能提高了7%,在5C下其放电比容量也提高了20mAh/g,磁性能方面也表现出更强的宏观磁化强度,在5000Oe提高了0.00139emu/mg。利用磷酸铁锂包覆磷酸钴锂的方法,合成(1-x)LiCoPO4/xLiFePO4(x=0、0.1、0.3和0.5)复合材料,探究了复合后材料的电化学性能,通过实验测试分析可以得到,当磷酸铁锂的复合量为10%时,其在循环性能和倍率性能方面都有所改善。在0.1C下20圈循环性能方面提升了约20%左右,而且在5C大倍率下放电比容量也提高了65mAh/g。
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