锂离子导体、电子导体混合包覆锂离子电池正极材料的制备及性能研究

Guidides at high energy and high power electrode materials,this project will carry out the preparation and electrochemical performance study for both lithium ion conductor and electrnic conductor coating cathode material(LiFePO4,LiMn2O4,LiCoO2) system. Firstly, we will study the effect of kind,form and amount for lithium ion conductor on the electrochemical performance of lithium ion battery and investigate the transfering theory for lithium ion in cathode material.Secondly,in site direct resistance,alternating-current impedance and electrochemical performance results will be used to investigate the inherent relation batween the lithium ion conductor and the rate controling step during charge-discharge course. this work is believed to imply theoretical assistance to develop high energy and power density electrde system for lithium ion battery.

摘要：本项目以高能量储能及大倍率动力电池材料为导向，通过异步喷雾沉积技术开展锂离子导体、电子导体混合包覆锂离子电池正极材料（LiFePO4、LiMn2O4、LiCoO2）的制备与性能研究。在对均匀致密的混合包覆层可控制备的基础上，探究混合包覆层的结构、形态及相对包覆量等对正极材料界面性质、电化学性能及热稳定性能的影响规律与作用机制，通过原位动态的直流阻抗、不同嵌锂状态下的交流阻抗及电化学性能测试结果，揭示锂离子与电子在改性电极材料中的迁移规律与传输理论，阐明离子电导、电子电导与锂离子电池充放电过程速率控制步骤的内在联系，为研制出具有高能量和高功率密度的锂离子电池电极体系积累数据并提供理论指导。

本项目以高能量储能及大倍率动力电池材料为导向，开展了制备高性能锂离子电池电极材料及电化学性能的研究。通过系统研究碳源种类在聚阴离子电极材料LiMnPO4电极表面的包覆形态和电化学性能，发现含氧基团多的碳源更易于均匀沉积在电极材料表面，形成均匀碳包覆层，此结果对包覆材料的选择提供了参考;我们还探究了葡萄糖包覆量对电极材料Fe2O3的界面性质、电化学性能的影响规律与作用机制; 采用固相球磨法对电导率较低的硅酸盐型电极材料Li2MnSiO4、Li2FeSiO4及Li2Mn0.5Fe0.5SiO4成功包覆上均匀薄层碳材料，并通过原位动态的直流阻抗、不同嵌锂状态下的交流阻抗及电化学性能测试结果，初步揭示了锂离子与电子在改性电极材料中的迁移规律。此外，我们成功制备出具有优异电化学性能的过渡金属氧化物及其复合物（如NiO、MnxO、ZnMn2O4、CuFe2O4）以及Si、MoS2等多种锂离子电池电极材料。这些研究为研制出具有高能量和高功率密度的锂离子电池电极体系积累数据并提供理论指导。