水热法制备金属氧化物表面改
性正极材料
研究意义:
目前许多正极材料都存在一些主要缺点，如钴酸锂的高成本与有限可逆比容量、锰酸锂的高温循环与储存性能差、镍钴锰酸锂三元材料的低压实密度、磷酸铁锂存在电子传导率低，锂离子传导率低等。

•电解液会有缓慢分解的现象，并且在高电压下的正极材料具有较强的氧化性，加速了电解液的分解，会产生一些有害的副产物；同时电解液还会浸蚀正极材料，这样电解液与正极材料相互作用会导致电池的自放电增大，循环性能变差，也影响到电池的安全性能。

为了克服正极材料与电解液的相互作用，通常是采用表面包覆的方法避免正极材料和电解液的直接接触。

•研究内容:本实验利用水热法制备氧化锌表面修饰正极材料
•实验原理：
锌盐溶液与NaOH 溶液混合，初期产生大量白色絮状物；振荡搅拌后白色絮状物迅速溶解，变为白色透明溶液。

随着反应在水
热条件下进行生长基之间发生氧桥键
合作用，以及阴离子基团的质子化反应形成ZnO 晶核。

↓−−−−→−−−−→−+-
ZnO OH Zn NaOH NO Zn 水热反应过程
搅拌反应2423)()(-24)(OH Zn
•实验步骤：
1）称量：2）溶解：将与分别置于两只小烧杯中，搅拌使溶解。

3）混合：将缓慢地加入到盛有
溶液烧杯中，搅拌至溶液澄清，用pH 试纸测其pH 值为14。

4）反应：将加入到高压釜的内衬中，将混合液注入到其中，搅拌，将磁子放入内衬中，将高压釜放在150℃油浴中，并开启搅拌开关，反应1h 。

2
2232,4,6)(3.0gLiCoO gNaOH O H NO gZn 2
3)(NO Zn NaOH 23)(NO Zn 2LiCoO NaOH
5）冷却:将高压釜取出置于冷却水中冷却。

6）抽滤：待高压釜冷却后，拧开高压釜，进行抽滤，至最后滴下的滤液pH为7。

7）干燥：将抽滤后固样置于70℃烘箱中烘干。

8）研磨
9）煅烧：将研磨后样品置于坩埚中放在马
弗炉中煅烧2h。

10)称量:待固样冷却后，称量，取样约0.3g，按固样：乙炔黑：PVDF为90:5:5，称取乙
炔黑，与固样同放在研钵中，研磨30min，
与PVDF放入小称量瓶中，搅拌40min。

11）涂膜
12）烘干
13）打孔，称量
14）真空干燥
15）装电池
16）测试电池性能
电池性能
电池放电比容量较理论值较小，其中原料放电比容量也较小。

分析：
①涂膜材料脱落；
②称量时误差(系统误差）；
③原料的问题。

•小结：
实验按正极材料3%包覆ZnO ，实验前需用高压釜不需油浴计算氧化锌的产率计算方法(以150℃条件为例）
ZnO
Zn OH O H ZnO OH Zn OH Zn OH Zn ~2)
()
(42224242+----+++==+
已知实验称取 2.9481g,所得ZnO 0.3925g
O H NO Zn 2236)(⋅%9.48%100m m y g 8027.08149
.2979481.2=⨯==⨯=理
实际理产率m
•遇到问题：开始时是所得氧化锌是绿色的查阅资料，可能是反应时氧缺陷导致对可见光的吸收所引起的；进而过量NaOH 与Zn(NO ）2反应通过超声处理，但发现所得溶液并不澄清（NaOH 浓度特别浓时澄清)。

实验分析缓慢向NaOH 中加Zn(NO ）2同时搅拌，溶液澄清，无需超声。

下一阶段计划：
降低反应温度，缩短反应时间，对正极材料进行包覆，比较电池性能。

选用不同的正极材料进行包覆比较。