富鋰錳正極材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2(LMNO)高的比容量(>250 mAh·g-1)使其在能源儲能、大功率動力電池等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力,但是存在首次庫倫效率低、容量和電壓衰減嚴重及倍率性能差等問題�；诖�,本文采用燃燒法制備富鋰錳正極材料LMNO,通過Fe3+、Mg2+離子摻雜和MgF2表面包覆對其進行改性,并深入討論了相應(yīng)的作用機制。以 LiNO3、Ni(CH3COO)2·4H20 和 Mn(CH3C00)2·4H20 為原料、聚乙二醇(PEG400)為助燃劑,采用燃燒法制備了 LMNO正極材料粉體。對其進行XRD、SEM等表征及電化學(xué)性能測試,系統(tǒng)研究了煅燒時間、預(yù)燒溫度和配鋰量等因素對合成LMNO物相、微觀形貌及電化學(xué)性能的影響,探索出了燃燒法制備LMNO的最佳工藝,即采用5wt%過鋰量,先在500℃預(yù)燒2h,然后在900℃煅燒21h。所制備的LMNO在C/20倍率下的首次放電比容量可達277.2mAh·g-1,庫倫效率為73.5%;在1C倍率下放電比容量達174.3 mAh·g-1,循環(huán)200次后容量保持率為80.2%。選擇Fe3+和Mg2+離子對LMN...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池發(fā)展簡介
    1.3 鋰離子電池正極材料
        1.3.1 橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料
        1.3.2 尖晶石結(jié)構(gòu)正極材材料
        1.3.3 層狀結(jié)構(gòu)正極材料
    1.4 富鋰錳基正極材料研究
        1.4.1 富鋰錳基正極材料的結(jié)構(gòu)及充放電機理
        1.4.2 富鋰錳基正極材料的制備方法
    1.5 Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂正極材料的研究進展
        1.5.1 Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂正極材料存在的問題
        1.5.2 Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂正極材料的改性研究
    1.6 本論文的主要研究內(nèi)容
第二章 實驗方案與研究方法
    2.1 實驗試劑與儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 正極材料制備
        2.2.1 Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂的制備
        2.2.2 Fe³⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備
        2.2.3 Mg²⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備
        2.2.4 MgF₂包覆Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備
    2.3 正極片制備及紐扣電池組裝
        2.3.1 正極片的制備
        2.3.2 電池的封裝
    2.4 合成材料表征
        2.4.1 X射線衍射分析
        2.4.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.4.3 透射電子顯微鏡
        2.4.4 拉曼光譜分析
    2.5 電化學(xué)性能測試
        2.5.1 充放電性能測試
        2.5.2 循環(huán)伏安測試
        2.5.3 電化學(xué)阻抗測試
第三章 Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料燃燒合成法制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 材料的制備
    3.3 煅燒時間的影響
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 FESEM形貌分析
        3.3.3 電化學(xué)性能測試
    3.4 預(yù)燒溫度的影響
        3.4.1 XRD分析
        3.4.2 FESEM形貌分析
        3.4.3 電化學(xué)性能測試分析
    3.5 配鋰量的影響
        3.5.1 XRD分析
        3.5.2 FESEM形貌分析
        3.5.3 電化學(xué)性能測試分析
    3.6 優(yōu)化工藝制備Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂材料的電化學(xué)性能
    3.7 本章小結(jié)
第四章 Fe³⁺、Mg²⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 Fe³⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備及性能研究
        4.2.1 Fe³⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備
        4.2.2 XRD物相分析
        4.2.3 拉曼光譜分析
        4.2.4 FESEM及TEM形貌觀察
        4.2.5 電化學(xué)性能測試
    4.3 Mg²⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備及性能研究
        4.3.1 Mg²⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備
        4.3.2 Mg²⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的物相結(jié)構(gòu)及形貌分析
        4.3.3 Mg²⁺摻雜Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的電化學(xué)性能測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 MgF₂包覆Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂正極材料的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 材料制備
    5.3 XRD物相分析
    5.4 FESEM形貌觀察及EDS元素分析
    5.5 電化學(xué)性能測試
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻
致謝
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本文編號：3765787