论文部分内容阅读
锂离子电池在便携式电子设备的电源中占据统治地位。而且为了保证可持续发展,其在电动汽车等动力型应用中也与日俱增。而提高其能量密度、功率密度是提升续航等能力的关键,所以人们一直在寻找一种高比容量,安全性好,具有杰出循环性能的负极材料去替代商业化石墨负极。磷化钴由于其相对较小的极化,转化产物具有较高的离子电导率,高比容量,稳定性高等优势而广受关注。但是其也存在较大的体积膨胀率和较差的导电性问题,为此,我们用机械球磨法制备了多相协同的磷钴化合物及其碳复合材料,以得到磷钴化合物作为负极材料的优秀二次电池。首先通过机械球磨法制备了共生共长多相协同CoP/CoP3复合相负极材料,优化条件得当钴磷比为1:2、球磨时间为40h、热处理温度为600℃时制备磷钴化合物具有较佳的电化学性能,此时在0.2 A/g时,最低容量保持率高达87.8%;即使在5 A/g大电流密度下,经过1000圈循环后仍保持373.3 mAh/g的可逆比容量,相对第三个循环具有91.49%的高容量保持率。结果表明磷钴比影响着相的成分,球磨时间影响着相的相对含量,热处理影响着结构的结晶度和稳定性,他们调节着磷钴化合物的相协同作用进一步地使材料表现出更优异的性能。然后通过钴、磷和CNT的一步混合球磨制备了 CNT穿插夹杂在磷钴化合物中的CoP/CoP3/CNT复合材料。得到当CNT含量为20%时具有最佳的电化学性能,此时不同扫描速率的CV曲线的极化比未添加CNT的CoP/CoP3降低了 0.138V,并且CV氧化还原峰的相对差值由0.52V降为0.47V;同时添加的CNT提高了首圈放电容量,减缓了容量上升趋势;即使在5A/g电流密度下,添加CNT样品容量循环保持平稳,并且在经过400个循环比未添加CNT材料高出265.8 mAh/g。计算表明CNT提高了表观扩散系数,其与倍率性能具有很好的一致性。结果表明CNT提高了小电流的充放电深度,促进了离子的快速传输并提升了电极材料的稳定性。最后通过软模板法对球磨得到的磷钴化合物进行酚醛树脂包覆制备了核壳结构的CoP/CoP3@C材料,包覆的碳层充当应力缓冲层和导电层。经过碳含量的优化,此结构的磷钴化合物具有更高且稳定的库仑效率;并且其在5A/g下经过300个循环后包覆碳的比容量为616.2 mAh/g是未包碳的1.6倍。另外随着扫描电压速率增大包覆后比包覆前低了 0.036 V的电位偏移量,表现出更好的倍率性能。计算表明包碳实质上提高了电池属性的离子扩散性能。