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摘 要

本文采用抗坏血酸对Li₂CoTiO₄进行包覆改性。制备工艺采用溶胶—凝胶以及固相烧结的方法。通过XRD、SEM等分析技术观察材料的微观结构与形貌。通过充放电测试、循环伏安（CV）、电化学阻抗（EIS）等测试方法研究材料的电化学特性。实验结果表明：

对材料进行适量的碳包覆可以提高材料的电化学性能。包碳量为8％时材料的电化学性能最好，首次充放电容量分别为212.3mAh/g，150.7mAh/g。与未进行碳包覆的材料相比，首次放电容量有了很大提高。包碳量为16％的Li₂CoTiO₄正极材料电化学性能不是很好，所以适量的进行碳包覆可以提高材料的电化学性能。

关键词：锂离子电池 正极材料 钛酸钴锂 溶胶凝胶法 碳包覆

Effects of carbon-coated on the properties of Li2CoTiO4 cathode material

Abstract

In this piece of article, VC be used to the source of carbon. Li₂CoTiO₄ cathode material were prepared by means of sol-gel combined with sintering. The crystal structures, morphologies of the composites were investigated by XRD, SEM measurement. The electrochemical performances of as-synthesized cathode materials were investigated by galvanostatic charge-discharge performance test and electrochemical impedance spectra measurement. The experiment showed that:

On the amount of carbon-coated material can improve the electrochemical properties of the material. When the carbon package is 8%, this material has the best electrochemical performance, the first charge and discharge capacities were 212.3mAh/g, 150.7mAh/g. Compared with the raw materials, The initial discharge capacity has been a greatly improved. When the carbon package is 16%, this material has a bad electrochemical performance. So, on the amount of carbon-coated material can improve the electrochemical properties of the material.

Key words: lithium-ion battery ; cathode material ; titanate ; sol-gel method ; carbon-coated

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2锂离子电池结构、原理及特点 2

1.2.1锂离子电池结构、原理 2

1.2.2 锂离子电池的特点 3

1.3锂离子电池正极材料 4

1.3.1LiCoO₂正极材料 5

1.3.2LiNiO₂正极材料 6

1.3.3尖晶石结构的锰酸锂 7

1.3.4橄榄石型结构的LiFePO₄ 8

1.3.5聚阴离子型Li₂MSiO₄ 10

1.3.6钛酸盐材料 12

1.4本文的研究目的与主要内容 13

第二章 实验设计 14

2.1实验试剂及设备 14

2.2正极材料的制备 15

2.3正极材料结构及形貌分析 15

2.3.1X-射线衍射 15

2.3.2扫描电子显微分析(SEM) 16

2.4正极材料的电化学性能测试 16

2.4.1组装纽扣扣电池 16

2.4.2循环伏安法测试(CV) 17

2.4.3电化学阻抗测试(EIS) 18

2.4.4恒电流充放电测试 18

第三章 实验结果及分析 19

3.1结构表征 19

3.1.1X射线衍射分析(XRD) 19

3.1.2扫描电子显微分析(SEM) 20

3.2电化学性能测试 22

3.2.1循环伏安法测试(CV) 22

3.2.2电化学阻抗测试(EIS) 23

3.2.3不同包碳量的Li₂CoTiO₄首次充放电曲线 24

3.2.4循环稳定性测试 25

第四章 结论 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 绪论

目前对锂离子电池的电解液、隔膜以及负极材料的研究相当充分。相比之下，正极材料的研究和进展则相对滞后，其容量远低于负极材料的容量，成为制约锂离子电池性能的瓶颈。随着锂离子电池的迅猛发展，对新型的低成本、高比容量正极材料的需求迅速增长。

本章主要介绍了不同类型的正极材料的优势与缺点与当下各种正极材料的研究现状，以Li₂MTiO₄为主要研究对象，说明了研究的主要内容、方法与意义。

1.1前言

化学电源的产生与发展已有近200年的历史了，随着时代进步与社会的需求以及技术水平的不断提高，化学电源经历了铅酸电池、锌锰电池、镍-镉电池、镍-铁电池、镍-金属氢化物电池、锂二次电池、锂离子电池等阶段。化学电源发展也随着各种具有代表性的电池体系的产生经历了一系列重大变革。

随着科学技术的发展和人类社会的进步，以及因对现有自然资源的过度开发和浪费导致的资源匮乏和不断加重的环境污染问题，传统的化学电源如铅酸电池、镉镍电池等，因能量密度低，环境污染等问题，已不能很好的满足市场的需求。人们对体积小、重量轻、功率高、容量大、循环性能好以及环境友好程度高的电源的需求程度越来越高，为顺应市场的变化及实现可持续发展，大力开发新型的高能绿色化学电源，已经成为生产商们及各种研究机构的工作重点，而目前广受关注并在近几年有突飞猛进发展的锂离子二次电池，正是这些高能绿色化学电源中的佼佼者。

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