【摘要】：作為一種綠色環(huán)保的二次電源,鋰離子電池因為具有高能量密度、高功率密度、高工作電壓、長壽命、無記憶效應以及環(huán)境友好等優(yōu)點而發(fā)展十分迅速,已經廣泛的應用于日常生活中,成為手機、相機和電腦等便攜式移動電子設備的主要電源,并且其應用領域仍然在不斷擴展。一般來說,鋰離子電池正極材料的選擇對電池的性能(如電化學性能、穩(wěn)定性能和安全性能等)和成本的影響是至關重要的,可以說鋰離子電池的性能與成本主要就是受正極材料的性能制約。具有三維的離子擴散通道的尖晶石錳酸鋰(LiMn_2O_4)正極材料由于具有較高的工作電壓、較高的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的安全性、較低的成本與環(huán)境友好等優(yōu)點而備受關注,是目前鋰離子電池行業(yè)中極具潛力的正極材料之一。但LiMn_2O_4正極材料在電池循環(huán)過程中的比容量衰減較快,限制了其大規(guī)模的商業(yè)化應用與推廣。為此,本文選用LiMn_2O_4作為研究對象,采用高溫固相法制備LiMn_2O_4正極材料,并在此基礎上對其進行表面包覆改性研究,研究工作包括如下內容:采用高溫固相法制備LiMn_2O_4正極材料,并研究了不同鋰含量對LiMn_2O_4正極材料性能的影響。研究表明,當原料中鋰過量5%時,制備的LiMn_2O_4正極材料具有最為優(yōu)異的電化學性能,其初始比容量為123.6mAh/g,循環(huán)100個周期后該材料的容量保持率為92.6%,3C和5C時的大電流放電性能也較好,放電比容量分別為102.8mAh/g 和 94.8mAh/g。采用不同的氧化物NiO、ZnO和A1_2O_3對LiMn_2O_4正極材料進行表面包覆改性處理,并討論氧化物表面包覆改性對LiMn_2O_4正極材料性能的影響。實驗表明,氧化物表面包覆改性后的LiMn_2O_4正極材料的循環(huán)性能與大電流充放電性能均要優(yōu)于未改性的LiMn_2O_4正極材料,其中以ZnO改性的LiMn_2O_4正極材料的電化學性能最為優(yōu)異。其初始比容量為133.7mAh/g,循環(huán)100個周期后該材料的容量保持率為94.0%,3C和5C時的大電流放電性能也較好,放電比容量分別為114.4mAh/g和104.1mAh/g。采用不同的碳納米材料CNT和HGO分別對LiMn_2O_4正極材料進行表面包覆改性處理,同時討論碳納米材料表面包覆改性對LiMn_2O_4正極材料性能的影響。實驗表明,碳納米材料表面包覆改性后的LiMn_2O_4正極材料的首次充放電比容量、循環(huán)性能與大電流充放電性能均要優(yōu)于未改性的LiMn_2O_4正極材料,其中以HGO改性的LiMn_2O_4正極材料具有最高的初始比容量(139.9mAh/g),CNT改性后的LiMn_2O_4正極材料具有最好的循環(huán)性能與大電流充放電性能,其初始比容量也相對較高,初始比容量為137.2mAh/g,循環(huán)100個周期后,其放電比容量由最初的137.2mAh/g衰減到129.2mAh/g,僅衰減了 5.8%,3C和5C時的大電流放電性能也較好,比容量分別為115.0mAh/g和106.1mAh/g。以CNT為包覆材料,球磨改性的LiMn_2O_4正極材料具有比沒有球磨的改性材料更為優(yōu)異的電化學性能。球磨改性的LiMn_2O_4正極材料具有更高的初始比容量(139.9mAh/g),更好的循環(huán)穩(wěn)定性(95.9%)以及更加優(yōu)異的大電流放電性能(3C和5C時的比容量分別為128.1mAh/g和124.2mAh/g)。ZnO和CNT共同包覆改性的LiMn_2O_4正極材料具有相對較高的首次放電比容量與最為優(yōu)異的循環(huán)性能,其初始比容量為138.8mAh/g,循環(huán)過程中比容量先增大后減小,100個周期后其容量保持率為102.7%。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM912

【參考文獻】

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本文編號：2256788