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《深圳大学》 2017年
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LiCoO_2靶材的制备及性能研究

吴莲子  
【摘要】:随着电子器件的不断微型化,全固态薄膜锂离子电池的研究日益受到人们的重视。锂离子电池的性能取决于电池内部材料的结构和性能,而正极材料的开发是制约锂离子电池(LIBs)性能进一步提高的关键因素。钴酸锂是锂离子电池中应用最多、研究最多的正极材料,目前国内外关于钴酸锂原料的合成和钴酸锂薄膜的研究较多,却基本没有钴酸锂靶材制备的相关报道。考虑到靶材的好坏同样决定了沉积薄膜的质量,有必要对此内容展开研究。本论文详细研究了球料比、球磨时间、烧结温度、保温时间对LiCoO_2靶材性能的影响,以及Al_2O_3粉体掺杂量、烧结温度对Li(Al_xCo_(1-x))O_2靶材各方面性能的影响,得出主要结论如下:1.采用干压成型、常压烧结的方法制备出致密度高达94.71%,强度140 MPa的较高纯度的LiCoO_2靶材和致密度93.61%,强度高达192 MPa的3 wt%Al_2O_3掺杂的Li(Al_xCo_(1-x))O_2靶材。2.球料比为5:1,球磨时间为96 h时球磨效果较理想,磨球损耗较小、粉体纯度较高,此时粉体平均粒径降为615 nm(钴酸锂原料平均粒径为4.800 um);球料比为8:1时粉体粒径更细(512 nm),但此时磨球损耗率接近0.1%。3.在900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃五个烧结温度中,钴酸锂靶材在1050℃烧结的性能最佳:收缩率达17.28%,失重率为0.63%,致密度达94.71%,强度达140 MPa,纯度较高,基本无Co_3O_4相。在1050℃不同保温时间下(2 h、3 h、4 h、5 h、6 h)烧结,样品经保温3 h后基本性能最佳,失重较小。4.当Al_2O_3掺杂量不高于3 wt%时,在1050℃烧结并保温3 h后的Li(Al_xCo_(1-x))O_2靶材纯度较高,没有出现Co_3O_4峰,且样品失重率基本都在0.62%左右(同纯钴酸锂样品基本一致),致密度约在93.00-94.00%(比纯钴酸锂样品的致密度略低),强度均有明显提高,3 wt%掺杂量时样品具有致密度93.61%和最高强度192 MPa。
【学位授予单位】:深圳大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM912

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