富鋰錳基正極材料由于較高的比容量和能量密度以及原材料料豐富等特點,被認為是最有希望應用到實際生活中的鋰離子電池正極材料之一。但由于富鋰錳基正極材料相對較低的離子導電率和較差的結構穩(wěn)定性,致使這類正極材料在循環(huán)過程中,其放電比容量和平均放電電壓逐漸衰減,嚴重制約了在鋰離子電池中的實際應用。本論文首先從合成條件入手制備出最佳的前驅體材料,然后通過摻雜和包覆對電化學循環(huán)中結構相變的問題加以研究,從而對富鋰錳基正極材料的電化學性能有所改善,為推動其實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展提供必要的理論依據(jù)和技術途徑。主要研究內容如下:（1）干燥過程中的溫度高低是影響溶膠-凝膠反應過程的決定性因素。干燥溫度較低時合成的前驅體顆粒細小,形態(tài)不規(guī)則;干燥溫度過高時,合成的前驅體顆粒也較小,且分布不均勻,團聚現(xiàn)象嚴重。只有在適當?shù)臏囟认潞铣傻那绑w才具有較好的形貌和均勻的分布。針對此類問題,采用溶膠-凝膠法制備了干燥溫度為120°C、140°C和160°C的富鋰錳基正極材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的工作原理

富鋰錳基正極材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的制備及改性研究6（a）三方晶系LiMO2的晶胞結構（b）沿ab平面過渡金屬原子排列圖1.3三方晶系LiMO2的（R-3-m）晶體結構示意圖圖1.4更明顯的反應了兩種材料的層狀結構特點[39-41]。從圖中可以看出，Li2MnO3結構中1/4的Li離子和+4價Mn離子共同占據(jù)八面體位構成MO6層，將這一層一層也稱作是Li1/3Mn2/3層，其余3/4的Li離子占據(jù)兩層MO6層中間的八面體位構成Li離子層；LiMO2結構中過渡金屬離子占據(jù)八面體位構成MO6層，Li離子占據(jù)兩層MO6層中間的八面體位構成Li離子層。圖1.4Li2MnO3和LiMO2的層狀結構示意圖1.3.2富鋰錳基材料的電化學特征富鋰錳基正極材料的電化學特征與其他正極材料相比，最大的差異在于首次充放電的不同。圖1.5表示了典型的富鋰錳基正極材料的充放電曲線。富鋰錳基正極材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2在首次充電過程中會引起結構的變化，反映在首

富鋰錳基正極材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的制備及改性研究6（a）三方晶系LiMO2的晶胞結構（b）沿ab平面過渡金屬原子排列圖1.3三方晶系LiMO2的（R-3-m）晶體結構示意圖圖1.4更明顯的反應了兩種材料的層狀結構特點[39-41]。從圖中可以看出，Li2MnO3結構中1/4的Li離子和+4價Mn離子共同占據(jù)八面體位構成MO6層，將這一層一層也稱作是Li1/3Mn2/3層，其余3/4的Li離子占據(jù)兩層MO6層中間的八面體位構成Li離子層；LiMO2結構中過渡金屬離子占據(jù)八面體位構成MO6層，Li離子占據(jù)兩層MO6層中間的八面體位構成Li離子層。圖1.4Li2MnO3和LiMO2的層狀結構示意圖1.3.2富鋰錳基材料的電化學特征富鋰錳基正極材料的電化學特征與其他正極材料相比，最大的差異在于首次充放電的不同。圖1.5表示了典型的富鋰錳基正極材料的充放電曲線。富鋰錳基正極材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2在首次充電過程中會引起結構的變化，反映在首

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池正極材料現(xiàn)狀研究[J]. 王歡,喬慶東,李琪.  電源技術. 2019(11)
[2]高比能量鋰離子電池正極材料的研究進展[J]. 熊凡,張衛(wèi)新,楊則恒,陳飛,王同振,陳章賢.  儲能科學與技術. 2018(04)
[3]鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)狀及其前景分析[J]. 閆金定.  航空學報. 2014(10)
[4]鋰離子電池三元正極材料的研究進展[J]. 鄒邦坤,丁楚雄,陳春華.  中國科學:化學. 2014(07)

博士論文
[1]鋰離子電池富鋰錳基正極材料的制備及改性研究[D]. 王敏君.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]高容量富鋰正極材料晶格氧電荷補償機制的中子全散射研究[D]. 趙恩岳.中國科學院大學(中國科學院物理研究所) 2019
[3]提高富鋰層狀正極材料結構與性能穩(wěn)定性[D]. 劉帥.中國科學院大學(中國科學院物理研究所) 2019
[4]鋰離子電池高倍率富鋰錳基氧化物正極材料的制備與性能研究[D]. 羅冬.上海交通大學 2018
[5]高性能鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的合成及改性研究[D]. 高媛.重慶大學 2017
[6]鋰離子電池富鋰三元正極材料Li1+x（NiCoMn）yO2的合成與性能研究[D]. 高鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[7]鋰離子電池富鋰三元正極材料的研究[D]. 杜江勇.天津大學 2015

碩士論文
[1]富鋰錳基層狀正極材料元素摻雜改性研究[D]. 張世龍.長安大學 2019
[2]不同電解液體系對LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2電極電化學性能的影響[D]. 王寧.中國礦業(yè)大學 2019



本文編號：3105743