超声喷雾技术在锂离子电池制备中的应用

中文摘要 由于具有电压高、能量密度大和循环性能好等优点，锂离子电池已被广泛应用 于手机、笔记本电脑、数码相机等储能领域，在电动车辆（EV），混合动力电动车 辆（HEV）和插电式混合动力电动车辆（PHEV）等领域也有很好的应用前景。电 池材料是锂离子电池的重要组成部分，利用简单工艺合成锂离子电池材料或进行电 池改性是锂离子电池电池工业生产中所急需的工艺。本论文利用简单的超声雾化技 术制备了多孔钛酸锂负极材料，利用自主研发的喷涂系统在磷酸铁锂极片修饰纳米 材料，利用 XRD 和 SEM等方法对材料的微观结构进行研究，利用充放电测试、交 流阻抗测试和循环伏安测试研究电池的电化学性能。主要内容如下∶ 其一，以碳酸锂和钛酸异丙酯作为反应前驱体，采用超声喷雾法和高温煅烧制 备了中空球形Li4TisO1纳米颗粒。利用XRD、SEM等技术对合成的材料进行结构 和形貌表征，利用充放电测试、循环伏安测试和交流阻抗测试系统研究了煅烧温度 对材料的电化学性能的影响。研究表明，在 750℃下进行煅烧时，Li4TisO12材料具 有很好的中空球笼结构，具有最佳的倍率性能和循环性能。电化学性能分析表明， 750℃煅烧的LiTisO2材料具有最大的比表面积，活性材料与电解液接触面积最大， 较小的材料晶粒减少了锂离子扩散路径并增强了锂离子的迁移率。 其二，利用超声喷雾法对正极极片表面进行表面修饰，将 TiIN纳米颗粒均匀的 喷涂在 18650 电池的磷酸亚铁锂为正极极片上，在电极极片孔隙中注入高电导率的 TiN粉体以便在电极内部形成高电导网络。SEM结果表明，TiN颗粒均匀地喷涂在了 极片表面。以石墨碳为负极片组装成18650型圆柱电池并测试相关电化学性能，测 试结果表明，喷涂有TiN的18650电池的电池极化更小，倍率性能更佳。

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