高能量密度富鋰錳基正極材料的比能量密度可達1380Wh kg-1,是新一代鋰離子電池的理想材料。與傳統(tǒng)的商業(yè)化正極材料相比,該類材料具有更寬的電壓窗口,而且錳的含量高,更利于電池整體成本的下降。因此,引起了研究者的極大關(guān)注。但是目前富鋰錳基正極材料在實際應用時還存在很多問題,如首次庫倫效率低、循環(huán)性能和倍率性能差等。因此,要將富鋰錳基正極材料投入實際應用,很多問題亟待解決。本文主要從材料合成以及富鋰錳基材料表界面調(diào)控角度對富鋰材料進行了改性研究,為其實際應用提供了實驗基礎。采用聚丙烯酰胺(PAAM)原位分散共沉淀法進行了富鋰錳基正極材料的合成。研究了反應時間以及pH值對前驅(qū)體形貌的影響,成功的制備了球形度高、粒徑分布均勻的前驅(qū)體。通過XRD及元素含量分析,證實了所合前驅(qū)體符合預期理論設定。再通過燒結(jié)工藝的優(yōu)化,制備出結(jié)晶性高、球形度好、電化學性能較好的富鋰錳基正極材料,首次庫倫效率可達到85.7%,放電比容量為277.1 mAh g-1。借助聚多巴胺(PDA)在Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2表面自組裝了不同氧化物包覆層,探討了不同氧化鋯包覆層和不同氧化物包覆層對材...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池工作原理
    1.3 鋰離子電池正極材料的發(fā)展概述
    1.4 富鋰錳基正極材料的研究進展
        1.4.1 結(jié)構(gòu)特征
        1.4.2 充放電曲線特征
        1.4.3 面臨問題
        1.4.4 改性方法
            1.4.4.1 離子摻雜
            1.4.4.2 包覆改性
            1.4.4.3 表面化學預處理
            1.4.4.4 新型粘結(jié)劑的使用
            1.4.4.5 電解液的優(yōu)化
    1.5 本課題研究意義及研究內(nèi)容
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 實驗試劑及表征方法
    2.1 實驗材料和實驗儀器設備
    2.2 電池制備
        2.2.1 極片制備
        2.2.2 組裝電池
    2.3 材料物性表征及電化學性能測試
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 拉曼光譜(Raman)
        2.3.3 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.4 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.5 X射線光電子能譜(XPS)
    2.4 電化學性能測試
        2.4.1 恒流充放電測試及倍率性能測試
        2.4.2 循環(huán)伏安測試
        2.4.3 交流阻抗測試
第三章 微納結(jié)構(gòu)富鋰錳基材料的合成研究
    3.1 引言
    3.2 碳酸鹽前驅(qū)體的合成
        3.2.1 共沉淀反應體系的選擇
        3.2.2 實驗
        3.2.3 反應時間的影響
        3.2.4 pH值的影響
        3.2.5 前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)分析
        3.2.6 前驅(qū)體的組分分析
    3.3 不同燒結(jié)工藝對富鋰材料性能的影響
        3.3.1 實驗
        3.3.2 不同煅燒溫度對材料結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響
        3.3.3 前驅(qū)體不同預處理對材料結(jié)構(gòu)與電化學性能的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 富鋰錳基材料表面自組裝不同包覆層界面調(diào)控
    4.1 引言
    4.2 實驗
    4.3 自組裝不同層數(shù)氧化鋯包覆
        4.3.1 不同包覆層數(shù)對材料形貌及結(jié)構(gòu)的影響
        4.3.2 不同包覆層數(shù)對材料電化學性能的影響
        4.3.3 循環(huán)后正極表面元素分析
    4.4 自組裝不同氧化物層包覆
        4.4.1 不同氧化物包覆對材料形貌及結(jié)構(gòu)的影響
        4.4.2 不同氧化物包覆對材料電化學性能的影響
        4.4.3 循環(huán)后極片形貌及結(jié)構(gòu)分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 Li-PAA粘結(jié)劑對富鋰錳基材料的界面改性研究
    5.1 引言
    5.2 實驗
    5.3 不同粘結(jié)劑對材料電化學性能的影響
        5.3.1 恒流充放電測試
        5.3.2 循環(huán)伏安法測試
        5.3.3 交流阻抗測試
    5.4 不同粘結(jié)劑極片的表征分析
        5.4.1 循環(huán)前后極片形貌分析
        5.4.2 循環(huán)后結(jié)構(gòu)變化分析
        5.4.3 循環(huán)后正極表面元素分析
        5.4.4 熱分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間科研成果



本文編號：3832529