项目名称: 基于锂离子电池材料用四氧化三钴的绿色制备技术基础

项目编号: No.51274130

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 矿业工程

项目作者: 徐盛明

作者单位: 清华大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 高性能四氧化三钴是锂离子电池正极材料的关键原材料,也是锂离子电池用负极材料的研究热点。我国的四氧化三钴产量大且增长快,但现有工艺却存在品质难以精准控制和氨氮污染严重等问题,且人们对钴盐-碱-水系合成四氧化三钴的反应机理及其颗粒粒度/形貌、晶体结构与电化学性能关系尚存争议。本项目拟研究无氨体系的微/纳米级Co3O4的绿色合成工艺;探讨溶液浓度、pH、温度、搅拌速率等参数与粒径大小、粒径分布、形貌等之间的关系;高分子添加剂种类及用量对Co3O4的形貌、晶体结构、微组织结构及缺位等的影响;揭示四氧化三钴粒径的大小与分布、形貌、元素掺杂改性等对初始比容量、容量保持率、耐高低温性能等电化学性能的影响规律和无氨反应体系的沉淀热力学与动力学、Co(OH)2的受控热分解行为及Co3O4晶体的生长机理,拟建立"合成工艺-微结构形貌-充放电机理-电化学性能"的关联模型,以实现功能导向的材料结构设计与可控制备。

中文关键词: 锂离子电池;四氧化三钴;绿色合成;电极材料;结构与性能

英文摘要: High-performance cobaltosic oxide (Co3O4) is not only the key raw material of cathode materials for lithium ion batteries, but also its application in anode materials for lithium-ion batteries is one of the hotspots. Our country's yield of Co3O4 is more than 13000t per year and is also increasing at an annual average rate of 20%. However, there are still some problems that have not been solved, for example the ammonia nitrogen pollution. Besides, relationships among the structure and morphology of Co3O4 for lithium ion battery anode materials and electrochemical performance are not very clear now. In this project the green synthetic process of micro-/nano- Co3O4 will be explored. The effects of solution concentration, pH value, temperature and mixing speed etc. on the grain diameter will be investigated. The influence of polymer additive type and its dosage on Co3O4 morphology, crystal texture, microstructure and imperfection will be primarily studied. Based on these studies, effects of Co3O4 particle size and its distribution, morphology (such as spherical, fibrous, flaky, polyhedron-shaped) and element doping vario-property on the electrochemical performance such as initial capacity, capacity retention, high/low temperature change resistant will be discussed and corresponding regularities will be revealed. Th

英文关键词: Li-ion batteries;Co3O4;Green synthesis;Electrode materials;Stucture and performance

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