【摘要】：鋰離子電池的電化學(xué)性能很大程度上取決于活性材料的微納米結(jié)構(gòu)。合理設(shè)計(jì)活性材料的形貌結(jié)構(gòu)對于改善電池的電化學(xué)性能非常重要。一維結(jié)構(gòu)的納米材料具有大的比表面積,如納米線,納米管,納米棒等,作為電極材料,可以顯著提高鋰離子在電極固體和電解質(zhì)/電極界面中的擴(kuò)散速率,且一維結(jié)構(gòu)的橫向應(yīng)變小,能夠有效緩沖充放電循環(huán)過程中電極材料大的體積變化,保持電極材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,提高其電化學(xué)性能。首先,通過水熱法結(jié)合后退火處理工藝,成功制備出了Ni-Mn-Co-O(NMCO)三元氧化物納米線材料,其具有NaCl型六方晶體結(jié)構(gòu),是一種新型三元固溶體材料。作為負(fù)極材料使用,NMCO納米線具有高的比容量,尤其通過原位水熱制備的一體化NMCO電極,具有更高的比容量,循環(huán)性能和倍率性能。其在0.2 A g~(-1)的電流密度下循環(huán)100圈后可逆容量仍高于1520 mA h g~(-1),在1 A g~(-1)的電流密度下循環(huán)200圈后,容量保持度高達(dá)87.2%。此外,以NMCO納米線作為模板,又制備出了具有海膽狀微球形態(tài)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2。然后,在堿性環(huán)境下利用水熱法先制備出了Na_4Mn_2O_5納米線,然后通過熔鹽法進(jìn)行離子交換,高溫?zé)Y(jié)后制備出了LiMn_2O_4納米線。但其產(chǎn)量低下,不能作為模板,進(jìn)行同三元系正極材料的材料復(fù)合實(shí)驗(yàn)。最后,利用水熱法,通過表面活性劑CTAB調(diào)控,成功制備出了β-MnO_2納米管。然后,以β-MnO_2納米管作為模板,制備出了LiMn_2O_4納米管,并表現(xiàn)出了優(yōu)良的電化學(xué)性能。此外,以β-MnO_2納米管或LiMn_2O_4納米管為模板,又分別合成了三種具有一維結(jié)構(gòu)的三元正極材料,即LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2,LiMn_2O_4@LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2,以及Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2。但這三種一維正極材料電化學(xué)性能較低,這可能是因?yàn)闊Y(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間不足,或進(jìn)入材料體相的鋰摻量的較低引起的,需要進(jìn)一步改善材料制備工藝。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.1;TM912
【圖文】：

幾種常見的清潔能源

1紐扣電池結(jié)構(gòu)示意圖

2鋰離子電池工作原理示意圖

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