【摘要】：富鋰錳基層狀材料xLi2MnO3·(1-x)LiM02(M為Mn、Co、Ni)具有高的能量密度,很有希望成為下一代高能量密度鋰離子電池正極材料,但是,這種正極材料存在著倍率性能差、循環(huán)性能差、容量和放電平臺(tái)急速衰減等問題,從而限制了其在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。基于以上問題,本論文以Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2富鋰材料為研究體系,通過溶膠凝膠法分別用F、Al、Mo元素對Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料進(jìn)行摻雜改性研究,主要研究內(nèi)容如下:針對富鋰錳基層狀材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M為Mn、Co、Ni)存在著充放電循環(huán)性能差的缺點(diǎn),采用溶膠凝膠法制備氟摻雜Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2-xFx正極材料,以提高這種材料的長循環(huán)充放電性能。研究結(jié)果表明,氟摻雜材料的晶體結(jié)構(gòu)與未摻雜材料相似,但氟摻雜明顯改善了充放電長循環(huán)性能的穩(wěn)定性。在125 mA/g電流密度下電池循環(huán)500次,摻雜5%F的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O1.95F0.05材料比容量保持率為79.2%,并且極大地抑制了放電平臺(tái)電位的衰減,而未摻雜的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料的比容量保持率僅為16%,其放電電位平臺(tái)已經(jīng)消失。這些結(jié)果表明氟摻雜能有效地抑制富鋰錳基層狀結(jié)構(gòu)正極材料充放電過程中比容量和放電平臺(tái)的衰減。摻雜A1的Li1.2Mn0.56-xAlxNi0.16Co0.08O2材料的循環(huán)穩(wěn)定性以及放電平臺(tái)穩(wěn)定性得到提高,摻A1材料在1250 mA/g和2500 mA/g電流密度下循環(huán)仍有較高的放電比容量,Li1.2Mn0.51Al0.05Ni0.16Coo.08O2材料在125 mA/g電流密度下循環(huán)300次表現(xiàn)出高達(dá)94%的容量保持率,同時(shí)該材料此時(shí)仍有較高放點(diǎn)平臺(tái)電位,相比之下,Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料的容量保持率僅為50%,材料的放點(diǎn)平臺(tái)電位急劇衰減,循環(huán)300次后已經(jīng)趨近消失,這些都表明A1離子摻雜能夠有效改善富鋰錳基層狀材料的電化學(xué)性能。通過溶膠凝膠法合成Mo摻雜的Li1.2Mn0.56-xMoxNi0.16Co0.08O2富鋰錳基層狀材料,Mo離子摻雜能夠降低富鋰材料的電荷轉(zhuǎn)移阻抗,材料倍率性能得到提高,摻雜3%Mo的Li1.2Mn0.53Mo0.03Mi0.16Co0.08O2材料在10C倍率下放電比容量可達(dá)92 mAh/g。此外,Li1.2Mn0.53Mo0.03Ni0.16Co0.08O2材料在125 mA/g的電流密度下循環(huán)300次,材料的容量保持率為67%,高于未摻雜Mo的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料的50%,表明摻雜Mo離子能夠改善富鋰錳基層狀材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
【圖文】：

第一章 緒論.1 引言近年來，能源危機(jī)和環(huán)境問題一直是人類社會(huì)面臨的主要挑戰(zhàn)。煤炭，石油和天等不可再生能源消耗量不斷增加，導(dǎo)致人類賴以生存的能源和資源逐漸減少，造成 1.1 示溫室效應(yīng)、酸雨、城市陰霾和自然災(zāi)害頻繁等嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。這對資持續(xù)發(fā)展構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。因此，尋求開發(fā)新的清潔能源勢在必行。發(fā)展太陽能，風(fēng)能，地?zé)崮埽瑲淠芎推渌鍧嵞茉慈〈鷤鹘y(tǒng)能源是解決環(huán)境問題的方法，是實(shí)現(xiàn)人會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑之一。然而，如圖 1.2 示，諸如太陽能，水能和風(fēng)能等非續(xù)的新能源非常容易受到地形和天氣等環(huán)境因素的影響。因此就需要儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)能源分布不均現(xiàn)象。與此同時(shí)，當(dāng)前水力發(fā)電和燃煤發(fā)電也產(chǎn)生很多過剩的電能，樣需要儲(chǔ)能裝置進(jìn)行收集，這就促使國家尋求發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)。

圖 1.2 常見的清潔能源新能源產(chǎn)業(yè)已成為國家重點(diǎn)發(fā)展和支持項(xiàng)目，在許多儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換方式中，二次電高效且清潔的新能源，可以回收利用，這是全面緩解能源，資源和環(huán)境問題的重要途徑[1,2]。鋰離子電池具有能量密度高，溫度范圍寬，充放電電壓高，循環(huán)穩(wěn)定性用壽命長，安全可靠等特點(diǎn)[3]，在 1991 年，，自可充電鋰離子電池由 SONY 公司首道能夠商業(yè)化以來[4]，鋰離子電池迎來大發(fā)展時(shí)期，并已廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)能源汽車，軍工航空等領(lǐng)域，加至市場對于鋰離子電池大量的需求以及許多的政府政策，這些都加速了鋰離子電池的快速發(fā)展，相信鋰離子電池將來會(huì)有更好的發(fā)展.2 鋰離子電池簡介.2.1 鋰離子電池的工作原理鋰離子電池是指具有碳材料作為負(fù)電極和鋰離子嵌入化合物作為正電極材料的的總稱[5]。鋰離子電池的充電和放電過程就是嵌入和脫嵌鋰離子的過程。在鋰離子
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM912;O614.111

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 趙紅遠(yuǎn);劉興泉;張崢;闕東陽;吳s

本文編號(hào)：2615629