题目：燃烧法合成锂离子电池钴基电极材料及性能研究

锂离子电池因具有能量密度高，循环寿命长，无记忆效应等突出优点广泛用于便携式电子产品中。设计高能量密度、大功率、低成本的电极材料是电池性能提高的关键。钴基电极材料具有优异的电化学特性，在锂离子电池、催化剂等方面有着广泛的应用。燃烧法相比于传统的固相法及湿化学法，不仅具有反应时间短，产物纯度高等优点，并且易于实现纳米化、元素掺杂或表面包覆等改性手段，在高性能电极材料合成领域具有显著的优势。本论文围绕Co3O4及三元电极材料的燃烧法合成、形成机理及性质研究而展开，研究了样品尺寸、形貌、成分及结构变化对电化学及催化性质的影响。借助六水合氯化钴自身的畸变八面体晶体结构，利用固相燃烧法合成了微米级Co3O4八面体，并通过Li+的掺杂得到截角八面体结构。对两种形貌的产物进行了电化学及CO氧化催化性质的研究，探讨了其它因素（钴盐，碳源，时间、温度和溶剂）对产物形貌的影响，分析了可能的生长过程，解释了Li+掺杂有效改善Co3O4电化学及催化性能的原因。采用不同合成方法（溶液燃烧法、共沉淀法及溶胶凝胶法）制备了三元正极材料，探讨了不同方法对产物成分、结晶性、形貌及锂电池正极材料性能的影响。结果显示，溶液燃烧法制备的产物电化学性能最佳，高倍率0.5 C下首次放电容量达160.2 mAh/g，50次循环后容量保持率为90.45 %，而共沉淀及溶胶凝胶法得到的产物相同条件下首次放电容量仅为135.9和114.2 mAh/g，50次循环后保持率分别为58.94 %和90.93 %，这一结果证实了燃烧法在多元正极材料改性方面的优势与可行性。为进一步提高溶液燃烧法产物的性能，研究了不同有机燃料（甘氨酸、酒石酸、蔗糖及柠檬酸）、烧结时间（5 h、7.5 h和10 h）及三种金属元素之间的比例（Ni、Co、Mn比例分别为1:1:1, 3:1:1和8:1:1）对产物结构、形貌和电化学性能的影响。结果显示添加有机燃料酒石酸，烧结时间为10小时且镍、钴、锰三种元素摩尔比为1:1:1时样品的电化学性能最佳，得到了高性能三元层状正极材料（0.5 C倍率下可逆容量为185.9 mAh/g，100次循环后容量保持率可达86.5 %）。