本文關(guān)鍵詞：層狀正極材料均一化表面修飾及其電化學(xué)性能研究

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【摘要】：層狀正極材料具有較好的循環(huán)性能,但在充放電過程中其表面結(jié)構(gòu)容易發(fā)生破壞,從而使循環(huán)性能惡化。為了抑制這種現(xiàn)象,本文利用不同改性技術(shù)對層狀正極材料LiCoO_2(LCO)和LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)進行包覆研究,探索分析了不同包覆技術(shù)對其循環(huán)性能的影響。主要研究內(nèi)容包括:1.異丙醇鋁(AIP)和硝酸鋁(ANO)兩種包覆技術(shù)包覆LCO的對比研究通過AIP和ANO兩種水解包覆的對比研究,得出,與ANO包覆技術(shù)相比,AIP水解產(chǎn)生的Al_2O_3包覆層有更好的均勻性,其包覆樣品獲得了較高的首次放電比容量和容量保持率(80循環(huán)),其值在4.2,4.4,4.5以及4.6 V的充電截止電壓下分別為137.5 mAh g~(-1)、98.1%,166.7 m Ah g~(-1)、94.1%,186.2 mAh g~(-1)、95.0%以及219.2 mAh g~(-1)、63.2%。并且其Al_2O_3包覆層能更有效地抑制電解液中Co溶解以及充放電過程中極化阻抗Rp的增大。2.改進的AIP和偏鋁酸鈉(SMA)水解兩種包覆技術(shù)包覆LCO的對比研究通過改良的AIP和SMA兩種包覆法的對比研究,得出,改進的AIP方法制備的Al_2O_3-I包覆層為無定型的絮狀分布,且厚度為20-50 nm,包覆均勻性較好。其容量保持率在4.4 V、4.5 V下分別為91.8%和91.2%,而SMA包覆的容量保持率在4.4 V、4.5 V下分別為83.7%和80.0%,因此,與SMA包覆相比,改進的AIP包覆樣品有著更好的循環(huán)穩(wěn)定性。3.三種不同氧化物包覆技術(shù)包覆NCM622正極材料后的對比研究通過三種氧化物包覆技術(shù)對比研究,得出,SiO_2包覆均勻性較好,其包覆層厚度為10 nm,而Al_2O_3和TiO_2包覆均勻性較差,其包覆層厚度分別約為5 nm和30 nm。此外,充放電循環(huán)測試得出,包覆樣品的循環(huán)穩(wěn)定性都有很大的提高,尤其在50℃下,經(jīng)過50個循環(huán),Al_2O_3、SiO_2和TiO_2包覆的首次放電容量和保持率分別為197 mAh g~(-1)、93%,190 mAh g~(-1)、89%以及185 mAh g~(-1)、83%。其包覆效果最佳的是Al_2O_3,最差的是TiO_2。此外,AC阻抗指出,三種氧化物包覆的溶液阻抗Rs、表面層的擴散阻抗R1和電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct是不同的,其中,Al_2O_3包覆層更能較好的抑制各類阻抗的增長,減小其界面阻抗。
【關(guān)鍵詞】：層狀正極材料 表面包覆 氧化物 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;TB383.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1. 緒論15-34
• 1.1 引言15-17
• 1.2 正極材料的種類及其表面包覆研究現(xiàn)狀17-25
• 1.2.1 表面包覆在提高正極性能中的機理和角色17-18
• 1.2.2 層狀正極材料18-21
• 1.2.2.1 LiCoO_218-19
• 1.2.2.2 LiNi_xCo_yM_(1-x-y)O_2 (019
• 1.2.2.3 xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2 (M= Fe，Co，Ni_(1/2)Mn_(1/2)19-20
• 1.2.2.4 層狀材料存在的挑戰(zhàn)和研究方向20-21
• 1.2.3 尖晶石類正極材料21-22
• 1.2.4 橄欖石類正極材料22-24
• 1.2.5 其它正極材料24-25
• 1.3 包覆材料的種類及性質(zhì)25-28
• 1.3.1 包覆材料和包覆后正極之間的關(guān)系25
• 1.3.2 氧化物25-26
• 1.3.3 電極材料26-27
• 1.3.4 磷酸鹽27
• 1.3.5 碳27-28
• 1.3.6 其它包覆材料28
• 1.4 包覆技術(shù)28-32
• 1.4.1 包覆技術(shù)對包覆層性質(zhì)的影響28-29
• 1.4.2 化學(xué)沉淀包覆29
• 1.4.3 干法包覆29-30
• 1.4.4 溶膠凝膠包覆30-31
• 1.4.5 化學(xué)氣相沉積（CVD）包覆31
• 1.4.6 其它包覆技術(shù)31-32
• 1.5 課題研究意義、目標(biāo)和內(nèi)容32-34
• 2. 實驗部分34-41
• 2.1 實驗原料及設(shè)備34-36
• 2.1.1 實驗原料34-35
• 2.1.2 實驗設(shè)備35-36
• 2.2 實驗方案36-38
• 2.2.1 不同Al_2O_3包覆LiCoO_2技術(shù)36-37
• 2.2.1.1 AIP水解法36
• 2.2.1.2 ANO水解法36
• 2.2.1.3 SMA水解法36-37
• 2.2.1.4 改進的AIP包覆法37
• 2.2.2 不同氧化物包覆NCM622正極材料37-38
• 2.2.2.1 Al_2O_3包覆37-38
• 2.2.2.2 SiO_2包覆38
• 2.2.2.3 TiO_2包覆38
• 2.3 表征與測試38-41
• 3. 不同Al_2O_3包覆技術(shù)對LiCoO_2電化學(xué)性能的影響41-64
• 3.1 引言41
• 3.2 AIP和ANO包覆法的對比分析41-55
• 3.2.1 XRD分析41-42
• 3.2.2 SEM分析42-44
• 3.2.3 Al Dot Mapping分析44-45
• 3.2.4 TEM分析45-46
• 3.2.5 電化學(xué)性能分析46-49
• 3.2.6 Co溶解分析49-50
• 3.2.7 AC阻抗分析50-52
• 3.2.8 CV曲線分析52-53
• 3.2.9 小結(jié)53-55
• 3.3 改進的AIP和SMA包覆法的對比分析55-64
• 3.3.1 XRD分析55
• 3.3.2 SEM分析55-56
• 3.3.3 Al Dot Mapping分析56-57
• 3.3.4 TEM分析57-58
• 3.3.5 電化學(xué)性能分析58-59
• 3.3.6 Co溶解分析59-60
• 3.3.7 AC阻抗分析60-61
• 3.3.8 CV曲線分析61-62
• 3.3.9 小結(jié)62-64
• 4. 不同氧化物包覆對LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2 (NCM622)性能的影響64-73
• 4.1 引言64
• 4.2 結(jié)果與討論64-72
• 4.2.1 XRD表征64-65
• 4.2.2 SEM表征65-66
• 4.2.3 包覆元素Mapping表征66-67
• 4.2.4 TEM表征67-68
• 4.2.5 充放電循環(huán)性能測試68-70
• 4.2.6 AC阻抗測試70-72
• 4.3 小結(jié)72-73
• 5. 結(jié)論與展望73-76
• 5.1 主要結(jié)論73
• 5.2 論文創(chuàng)新點73-74
• 5.3 展望74-76
• 參考文獻76-86
• 作者簡歷86

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本文編號：541578