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(diǎn),被認(rèn)為是最有希望應(yīng)用到實(shí)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(duì)較低的離子導(dǎo)電率和較差的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,致使這類(lèi)正極材料在循環(huán)過(guò)程中,其放電比容量和平均放電電壓逐漸衰減,嚴(yán)重制約了在鋰離子電池中的實(shí)際應(yīng)用。本論文首先從合成條件入手制備出最佳的前驅(qū)體材料,然后通過(guò)摻雜和包覆對(duì)電化學(xué)循環(huán)中結(jié)構(gòu)相變的問(wèn)題加以研究,從而對(duì)富鋰錳基正極材料的電化學(xué)性能有所改善,為推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展提供必要的理論依據(jù)和技術(shù)途徑。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）干燥過(guò)程中的溫度高低是影響溶膠-凝膠反應(yīng)過(guò)程的決定性因素。干燥溫度較低時(shí)合成的前驅(qū)體顆粒細(xì)小,形態(tài)不規(guī)則;干燥溫度過(guò)高時(shí),合成的前驅(qū)體顆粒也較小,且分布不均勻,團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重。只有在適當(dāng)?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(duì)此類(lèi)問(wèn)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(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jié)構(gòu)（b）沿ab平面過(guò)渡金屬原子排列圖1.3三方晶系LiMO2的（R-3-m）晶體結(jié)構(gòu)示意圖圖1.4更明顯的反應(yīng)了兩種材料的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[39-41]。從圖中可以看出，Li2MnO3結(jié)構(gòu)中1/4的Li離子和+4價(jià)Mn離子共同占據(jù)八面體位構(gòu)成MO6層，將這一層一層也稱(chēng)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(gòu)成Li離子層；LiMO2結(jié)構(gòu)中過(guò)渡金屬離子占據(jù)八面體位構(gòu)成MO6層，Li離子占據(jù)兩層MO6層中間的八面體位構(gòu)成Li離子層。圖1.4Li2MnO3和LiMO2的層狀結(jié)構(gòu)示意圖1.3.2富鋰錳基材料的電化學(xué)特征富鋰錳基正極材料的電化學(xué)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x(chóng)Li2MnO3·(1-x)LiMO2在首次充電過(guò)程中會(huì)引起結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)（b）沿ab平面過(guò)渡金屬原子排列圖1.3三方晶系LiMO2的（R-3-m）晶體結(jié)構(gòu)示意圖圖1.4更明顯的反應(yīng)了兩種材料的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[39-41]。從圖中可以看出，Li2MnO3結(jié)構(gòu)中1/4的Li離子和+4價(jià)Mn離子共同占據(jù)八面體位構(gòu)成MO6層，將這一層一層也稱(chēng)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(gòu)成Li離子層；LiMO2結(jié)構(gòu)中過(guò)渡金屬離子占據(jù)八面體位構(gòu)成MO6層，Li離子占據(jù)兩層MO6層中間的八面體位構(gòu)成Li離子層。圖1.4Li2MnO3和LiMO2的層狀結(jié)構(gòu)示意圖1.3.2富鋰錳基材料的電化學(xué)特征富鋰錳基正極材料的電化學(xué)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x(chóng)Li2MnO3·(1-x)LiMO2在首次充電過(guò)程中會(huì)引起結(jié)構(gòu)的變化，反映在首

【參考文獻(xiàn)】：
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(shù). 2019(11)
[2]高比能量鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展[J]. 熊凡,張衛(wèi)新,楊則恒,陳飛,王同振,陳章賢.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 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(xué)報(bào). 2014(10)
[4]鋰離子電池三元正極材料的研究進(jìn)展[J]. 鄒邦坤,丁楚雄,陳春華.  中國(guó)科學(xué):化學(xué). 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(xué) 2019
[2]高容量富鋰正極材料晶格氧電荷補(bǔ)償機(jī)制的中子全散射研究[D]. 趙恩岳.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所) 2019
[3]提高富鋰層狀正極材料結(jié)構(gòu)與性能穩(wěn)定性[D]. 劉帥.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)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(xué) 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(xué) 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(xué) 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(xué) 2015

碩士論文
[1]富鋰錳基層狀正極材料元素?fù)诫s改性研究[D]. 張世龍.長(zhǎng)安大學(xué) 2019
[2]不同電解液體系對(duì)LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2電極電化學(xué)性能的影響[D]. 王寧.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3105743