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《浙江大學(xué)》 2014年

Li-Ni-Co-Mn系鋰電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究

倪穎  

【摘要】：鋰離子電池已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備,研究人員集中研究大容量的電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車,風(fēng)電和光伏等儲(chǔ)能領(lǐng)域。Li-Ni-Co-Mn-0正極材料被認(rèn)為是一種很有前途的正極材料。與鈷酸鋰正極材料相比,層狀的Li-Ni-Co-Mn-0正極材料有很多優(yōu)勢(shì),比如成本優(yōu)勢(shì)、高的放電容量和好的安全性能等。 本論文包括以下工作： (1)以LiOH+NH3· H20、 NaOH+NH3· H2O、(NH4)2C2O4+NH3· H20為沉淀劑,采用共沉淀法制備了Ni、Co、Mn三元共沉淀前驅(qū)體,再用傳統(tǒng)水熱法后處理,合成了鋰離子層狀正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。充放電實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以LiOH+NH3·H2O為沉淀劑,且Li/Ni1/3Co1/3Mn1/3O2=5:1,水熱反應(yīng)180℃,4天條件下所制備的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的電化學(xué)性能較好。在2.4-4.4V、0.1C倍率下,首次放電比容量達(dá)192.6mAh/g。在此基礎(chǔ)上,采用共沉淀法制備了Li2MnO3與LiNi1/3Co1/33Mn1/3O2復(fù)合的鋰離子電池正極材料。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,摩爾比為4：6,5：5,水熱180℃,2天條件下,用Li2Mn03進(jìn)行表面包覆后比未包覆材料的初期放電比容量略有降低,但是材料的循環(huán)性能有所提高。x=0.4的包覆材料,高溫煅燒3h,5h的首次恒流(2.5-4.8V)放電比容量分別為210.4mAh/g和146.2mAh/g。20次循環(huán)后比容量分別為210. OmAh/g和129.2mAh/g。 x=0.5時(shí),首次恒流放電比容量分別為189mAh/g和202.1mAh/g。20次循環(huán)后比容量分別為148.6mAh/g和147.7mAh/g; (2)采用草酸鹽共沉淀法制備前驅(qū)體,傳統(tǒng)高溫固相燒結(jié)制備鋰離子電池正極材料LiNi1/3/3Co1/3Mn1/302,經(jīng)過Li7La3Zr2012進(jìn)行表面修飾,顯著提高材料循環(huán)性能的和倍率性能。通過X射線衍射(XRD)、循環(huán)伏安(CV)進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)的表征并進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。未經(jīng)表面修飾的材料與經(jīng)過Li7La3Zr2012表面修飾的材料在0.1C倍率下的首次放電容量相差不大。但經(jīng)過Li7La3Zr2012表面修飾的材料的循環(huán)性能和倍率性能要比未經(jīng)表面修飾的材料有明顯提高； (3)以過渡金屬乙酸鹽和乙酸鋰為原料,檸檬酸為螯合劑,通過溶膠-凝膠法結(jié)合微波高溫煅燒法輔助制備了鋰離子電池錳基富鋰正極材料Li1.23Mn0.56Nio. i2Co0.0602,采用X射線衍射(XRD),掃描電子顯微鏡(SEM)和電化學(xué)性能測(cè)試對(duì)所得樣品的結(jié)構(gòu),形貌及電化學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：微波燒結(jié)5min得到的層狀Li1.23Mn0.56Ni0.12Co0.06O2材料顆粒均勻細(xì)小,并具有良好的電化學(xué)性能,在25℃下,以17mA/g電流密度充放電,2.0-4.8V電壓范圍內(nèi)首次放電比容量高達(dá)251.5mAh/g,循環(huán)20次后放電比容量為215mAh/g,容量保持率為85.5%。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM912
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