锂电池正极材料NCA的制备及研究(2)
2.4 一步水热法制NCA的尝试 13
2.4.1 方法简介 13
2.4.2 一步水热法制NCA 13
3 材料的表征 16
3.1 表征手段及技术 16
3.1.1 X射线衍射分析（X-ray diffraction，XRD） 16
3.1.2 扫描电子显微镜分析(Scanning electron microscopy，SEM) 16
3.2 溶胶凝胶法过程的材料表征 16
3.3 水热-溶胶凝胶法过程的材料表征 18
3.3.1 前驱体的表征 18
3.3.2 合成的正极材料NCA的表征 18
3.4 一步水热法制备的材料表征 20
3.4.1 方案A制备的材料的表征 20
3.4.2方案B制备的材料的表征 21
3.4.3方案C制备的材料的表征 23
4 电化学性能测试 24
4.1 正极片的制备 24
4.2 电池的组装 24
4.3 充放电性能测试 24
4.4溶胶凝胶法所制得NCA的充放电性能测试 24
4.5水热-溶胶凝胶法所制得NCA的充放电性能测试 26
结 论 29
致 谢 30
参考文献31
1 引言
变化日新月异，伴随着旧的传统能源例如天然气、石油、煤等的储量日益减少,伴随着技术进展所带来的小型电子设备(如移动电话、照相机等)的广泛使用,及它们对高能电池的需求,人们对具有长循环寿命、高比能量的可充电电池的追求日甚。锂离子电池以其功率密度高、比能量高、自放电小、寿命长、性能价格比高等优点,自上个世纪90年代初以来,受到各用户的青睐,电池工业界也普遍关注此种电池。甚至有人认为: 锂离子电池将最终部分取代镍氢电池和全面取代镍镉电池而在二次电池中一支独秀[1]。不同类型电池的比较如表1.1所示[2]。因而锂离子电池有“最有前途的化学电源”甚至于“极限电池”或“最后一代电池”的美称[3]。
表1.1 不同类型电池性能的比较表
技术参数 铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池
工作电压/V 1.8 1.2 1.2 3.6
能量密度/(Wh/kg) 40 50 65 105～160
体积能量密/(Wh/L) 90 150 200 300
充放电寿命/次 500 800 800 1000
自放电率(%/月) 3～5 25～30 25～35 6～9
有无记忆效应 有 有 有 无
有无污染 有 有 无 无
1.1 锂离子电池的发展历史、现状及前景
1.2 锂离子电池的工作原理及特点
锂离子电池的实质是一种浓差电池，锂离子的嵌入-脱出反应在正负极活性物质都能产生。当充电时，正极活性物质中脱出锂离子，在外电压的作用下经由电解液向负极迁移；与此同时，其他锂离子又嵌入负极活性物质中；电荷平衡使得等量的电子在外电路从正极向负极迁移[5]。其作用是使正极处于贫锂态、负极处于富锂态的高能量状态。放电过程则与之相反[5]。锂离子电池的基本结构包括正极、电解液、负极、集流体、隔膜和外壳等，其基本结构可以用图1.1表示[7]。