碳复合氧化物锂电池电极材料同步化学合成及性能

This project is aimed at synthesizing oxides/carbon composite lithium battery electrode materials by synchronous chemical routes. Solid state reactions in the autoclave will be established to obtain the oxides/carbon composite electrode materials synchronously, in which the oxygen pressure and the additives shall be controlled. For example, a thermal decomposition of organic transition metal complex can be used to simultaneously obtain the oxides and carbon in nanosize. Solvothermal synthesis will also be developed to the synthesis of oxides/carbon composite electrode materials. And in this project, we will pay special attention to the synthesis of oxides electrode materials and the composition of carbon by thermal decomposition synchronously. It will be available for the formation of the oxide phases and the carbon materials by controlling the reaction conditions in the autoclave. After studying the half-cell properties of various kinds of oxides/carbon composite lithium battery electrode materials, we try to find the match between these cathodes and anodes using oxides/carbon composites. We wish to achieve 1-3 kinds of full-cells with good performance.

本申请旨在发展同步化学合成碳复合氧化物锂电池电极材料的方法。建立高压釜中的固相反应同步制备碳复合氧化物电极材料，如控制氧分压和添加剂等反应条件，将含氧有机金属络合物进行热分解，同步完成纳米尺寸氧化物电极材料的合成和有机物分解碳复合；把溶剂热合成发展到碳复合氧化物电极材料的制备上，调节反应釜内的条件保证碳复合和氧化物物相的形成，使得氧化物电极材料的合成和其溶剂热分解碳复合同步实现。在对种种碳复合氧化物电极材料半电池性能研究的基础上，寻找碳复合正负极的匹配情况，争取做成1-3种性能优良的全电池。

氧化物电池负极材料的电导率较差，碳加入是提高其电子电导率，改善其电化学性能的一种有效途径。化学热解法制备碳复合氧化物电极材料能够把热解的碳均匀地分布开来，常用的方法是将氧化物电极材料用有机物进行浸润或水热后退火热分解。而同步碳复合法，即氧化物电极材料的化学合成和碳复合同步完成，能使电极材料和碳在微观尺度上进行复合，更有利于氧化物电极材料的电化学性能的进一步提升。针对此，申请人建立了高压釜中的固相反应同步制备碳复合氧化物电极材料，将含氧有机金属络合物进行热分解，同步完成纳米尺寸氧化物电极材料的合成和有机物分解碳复合；把熔盐热、溶剂热、水热以及混合溶剂热等合成方法发展到同步碳复合电极材料的制备上，调节反应釜内的条件保证碳复合和纳米材料的形成，使得电极材料的合成和其热分解碳复合同步实现。此外，申请人还发展了固溶体熔融、盐焗法等方法，基于同步热解所得碳复合材料与硫、硒等正极材料进一步复合，得到了高性能的锂离子电池正极材料。申请人对种种碳复合电极材料半电池性能研究的基础上，进一步研究了一些性能优异的碳复合材料在全电池当中的应用，丰富了高性能全电池的研究内容，为下一代高性能锂离子电池的研究打下基础。