設(shè)計高能量密度、高功率、長壽命的鋰離子電池仍是當(dāng)前的研發(fā)熱點。富鋰錳基氧化物正極因其高比容量的優(yōu)勢被認為是最有潛力的新一代鋰離子電池正極的候選材料,但其仍存在首次不可逆容量損失大、慢速動力學(xué)、電壓遲滯以及嚴重的電壓衰降等缺陷,導(dǎo)致能量效率、功率密度以及循環(huán)性能的惡化,限制了其實際應(yīng)用。針對以上問題,本論文設(shè)計并優(yōu)化Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2材料結(jié)構(gòu),通過雙離子摻雜限制循環(huán)過程中晶格氧的遷移,同時促進了 Li+擴散動力學(xué);進一步通過調(diào)控富鋰錳基氧化物正極中的氧空位,增強氧陰離子參與反應(yīng)的可逆性,改善了電極的循環(huán)穩(wěn)定性,并探究了氧陰離子電荷補償機制。最后通過引入高催化活性的Pt納米粒子,提高電極材料的導(dǎo)電性,增強了循環(huán)過程中氧陰離子氧化還原反應(yīng)活性。（1）設(shè)計并制備出了具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的鈰錫共摻雜的富鋰正極材料。通過鈰和錫元素的協(xié)同作用,有效穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu),降低鋰活化能并減少氧化還原反應(yīng)過程中的極化。同時鈰和錫元素在共鋰化過程中擴散到體相中,增加了晶面間距,促進Li+遷移,顯著提高Li+的擴散速率。（2）為了降低電極的首次可逆容量損失,利用溫和的溶劑熱法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濕化學(xué)沉... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１鋰離子電池工作原理示意圖（ＬｉＣｏ０２／電解質(zhì)／石墨）??充電時，鋰離子從正極ＬｉＣ〇０２的八面體位置中脫出，穿過電解液、隔膜??后到達負極，嵌入到碳層的晶格中，同時釋放電子，Ｃｏ３＋被氧化成Ｃｏ４＋，外??

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???３５０??３〇〇??ｗ?ｓ??專?２５０??ｇ??＾■?２００??ｕ?ｉｃｎ?Ｉ?ＬＬＣＳ，?３３０??ｇ．?ＩｌＣＯ，２７４｜ＮＣＭ．?２７８１?ＭＣＡ．?２７９?§??Ｕ?１００?ｉ＾Ｓ??占?ＬＭＯ＾ＴＫｊＺｉｌ??Ｕ?５０??ｌ／）?Ｑ??ＬＣＯ?ＮＣＭ?ＮＣＡ?ＬＭＯ?ＬＦＰ?ＬＬＣＳ??圖２－２幾種有代表性正極材料的理論比容量比較（基于鋰離子總量計算｝??與當(dāng)前最先進的正極材料如鋰金屬氧化物、鋰金屬磷酸鹽相比，以〇２和??Ｓ作為活性物質(zhì)的正極材料可提供較高的能量密度，如圖２－３所示。然而，到??目前為止，Ｌｉ－０２和Ｌｉ－Ｓ電池在實際應(yīng)用中仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。與此同??時，在發(fā)展Ｌｉ－０２和Ｌｉ－Ｓ電池的過程中，研究者們已經(jīng)投入了很多的努力探??索新型正極材料代替Ｓ?（〇２）。??＾?＾?＾?＾??ＬｉＮｉ｜３Ｍｉｉ｜／３Ｃ〇｜／３〇２??ＬｉＭｎＰ０４??、？ＬｉＮｉ０２?工：??ｍｎｉ—ｕｌ?ｘｖ〇ｐ〇４??＾?１ｎ｜＼ｖＸ〇４Ｆ?。??ｇ?Ｍｎ〇Ｔ７＼Ｌｉ，Ｖ，０８?ＦＵＴＵＲＥ??Ｌｉ２Ｍ（Ｍ?＝?Ｆｅ，?Ｍｎ）Ｓｊ〇Ｌ．???廣?．．．．??Ｉ?２?，：…＾ＣＳｅ＇ＸＴｓｅｓＱ?（＇、．！，）??Ｉ，?｜??Ｇｒａｐｈｉｔｅ?彳??ｆｔ?＾?Ｌｉ?Ｃｓ．?＞?’??〇?２５０?５００?７５０?１０００?１２５０?１５００?４０００??Ｃａｐａｃｉｔｙ?（ｍＡｈ?ｇ＊１）??圖２－３當(dāng)前ＬＩＢ電極材料發(fā)展的路線圖??正極材料作為鋰離子電池關(guān)鍵的組成部分，其容量和電壓限制了鋰離子??電池的

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???３５０??３〇〇??ｗ?ｓ??專?２５０??ｇ??＾■?２００??ｕ?ｉｃｎ?Ｉ?ＬＬＣＳ，?３３０??ｇ．?ＩｌＣＯ，２７４｜ＮＣＭ．?２７８１?ＭＣＡ．?２７９?§??Ｕ?１００?ｉ＾Ｓ??占?ＬＭＯ＾ＴＫｊＺｉｌ??Ｕ?５０??ｌ／）?Ｑ??ＬＣＯ?ＮＣＭ?ＮＣＡ?ＬＭＯ?ＬＦＰ?ＬＬＣＳ??圖２－２幾種有代表性正極材料的理論比容量比較（基于鋰離子總量計算｝??與當(dāng)前最先進的正極材料如鋰金屬氧化物、鋰金屬磷酸鹽相比，以〇２和??Ｓ作為活性物質(zhì)的正極材料可提供較高的能量密度，如圖２－３所示。然而，到??目前為止，Ｌｉ－０２和Ｌｉ－Ｓ電池在實際應(yīng)用中仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。與此同??時，在發(fā)展Ｌｉ－０２和Ｌｉ－Ｓ電池的過程中，研究者們已經(jīng)投入了很多的努力探??索新型正極材料代替Ｓ?（〇２）。??＾?＾?＾?＾??ＬｉＮｉ｜３Ｍｉｉ｜／３Ｃ〇｜／３〇２??ＬｉＭｎＰ０４??、？ＬｉＮｉ０２?工：??ｍｎｉ—ｕｌ?ｘｖ〇ｐ〇４??＾?１ｎ｜＼ｖＸ〇４Ｆ?。??ｇ?Ｍｎ〇Ｔ７＼Ｌｉ，Ｖ，０８?ＦＵＴＵＲＥ??Ｌｉ２Ｍ（Ｍ?＝?Ｆｅ，?Ｍｎ）Ｓｊ〇Ｌ．???廣?．．．．??Ｉ?２?，：…＾ＣＳｅ＇ＸＴｓｅｓＱ?（＇、．！，）??Ｉ，?｜??Ｇｒａｐｈｉｔｅ?彳??ｆｔ?＾?Ｌｉ?Ｃｓ．?＞?’??〇?２５０?５００?７５０?１０００?１２５０?１５００?４０００??Ｃａｐａｃｉｔｙ?（ｍＡｈ?ｇ＊１）??圖２－３當(dāng)前ＬＩＢ電極材料發(fā)展的路線圖??正極材料作為鋰離子電池關(guān)鍵的組成部分，其容量和電壓限制了鋰離子??電池的


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