高容量富鋰錳基正極材料0.5Li 2 MnO 3 ·0.5LiMn 1/3 Co 1/3 Ni 1/3 O 2 的制備和
發(fā)布時(shí)間：2021-01-02 05:56
富鋰錳基固溶體正極材料Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2（LMSS）因其比容量較高、熱穩(wěn)定性較好、成本低廉和清潔環(huán)保等,受到全球研究者的重視。絕緣相Li2MnO3的存在使富鋰材料的導(dǎo)電能力嚴(yán)重降低,造成材料不能滿足大電流的充放電;在高電壓情況下,會有LiO2脫出,導(dǎo)致材料的首次庫侖效率較低,使富鋰正極材料不能滿足鋰離子電池實(shí)際需求。除此之外,造成容量偏低的原因還有材料晶格的缺陷、電解液的氧化分解等。針對以上問題,我們做了如下研究:首先,使用碳酸鹽共沉淀法合成富鋰正極材料LMSS對合成工藝進(jìn)行優(yōu)化,尋找出最佳的制備條件。考慮氨水的濃度、前驅(qū)體預(yù)煅燒溫度、Ni、Co、Mn源的不同、焙燒溫度的不同對材料性能的影響。由SEM圖、XRD圖、首次充放電圖分析可知:0.3 mol/L氨水濃度、前驅(qū)體預(yù)燒至450℃、硫酸鹽過渡金屬原料、焙燒至850℃時(shí),制備的富鋰正極材料具有最佳的形貌和電化學(xué)性能。SEM圖顯示其為類球形,顆粒...
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖
遣捎酶只蚵斂牧希?翹遄榧?哂蟹辣?系緄墓δ�。�?1.1 鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖1.2.2 鋰離子電池的工作原理所謂的鋰離子電池是指通過鋰離子在正負(fù)極之間實(shí)行可逆性脫嵌從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的一種儲能裝置[13]。現(xiàn)在商業(yè)化的鋰電池主要以 LiCoO2作為正極材料，層狀石墨為負(fù)極材料，1M LiPF6(體積比 EC:DMC=1:1)為電解液。其工作原理如圖 1.2 所示，在充電的時(shí)候，Li+從正極材料 LiCoO2中脫出，通過電解液、隔膜，嵌入到負(fù)極石墨中，而電子 e-則由外部電路遷移到負(fù)極。放電時(shí)，Li+和 e-則于充電過程相反的方向進(jìn)行脫嵌和遷移，反應(yīng)過程是充電狀態(tài)下的逆向反應(yīng)。在此過程中，Li+如一個(gè)優(yōu)秀的運(yùn)動健將奔馳于正負(fù)極之間，因此人們將其形象定義為“搖椅式電池”。其反應(yīng)過程如下所示[14]：正極：LiCoO2→Li1-xCoO2+ x Li++ x e-負(fù)極：6C + x Li++ x e-→LixC6總反應(yīng)：6C + LiCoO2 =Li1-xCoO2+ LixC6
圖 1.3 LiCoO2的結(jié)構(gòu)示意圖LiCoO2的制備采用的是固相法[20]。由于反應(yīng)反應(yīng)不利。故 Sony 公司利用超細(xì)鋰鹽與鈷鹽造粒，防止顆粒過小，以解決反應(yīng)過程中中間 Co3+充分接觸，克服固相法的缺點(diǎn)，從而實(shí)用沉降法、超臨界干燥、噴霧干燥/分解法、來制備 LiCoO2。而低溫下制備的 LiCoO2處于高的溫度下進(jìn)行預(yù)熱處理來防止陽離子無序性能，預(yù)熱可采用紅外法、微波法等。另外包覆[23,24]等改性來提高電化學(xué)性能。由于鈷目光放在低鈷或無鈷正極材料。目前，廢棄的，研究回收鋰離子電池得到了廣泛支持。oO2具有相似的結(jié)構(gòu)、相同的工作原理，但響低于 LiCoO2，且價(jià)格和資源上更具有優(yōu)勢
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Synthesis of spherical Li1.167Ni0.2Co0.1Mn0.533O2 as cathode material for lithium-ion battery via co-precipitation[J]. Xiangqing Liu,Zhimeng Guo Advanced Material&Technology Institute,University of Science and Technology Beijing,China. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(02)
[2]鋰離子電池正極材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的合成及電化學(xué)性能研究[J]. 杜柯,周偉瑛,胡國榮,彭忠東,蔣慶來. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2010(14)
[3]Effects of SrO/Li2O/La2O3/Ta2O5/TiO2-coating on electrochemical performance of LiCoO2[J]. 王洪,鄧璋瓊,陳鳴才. Journal of Rare Earths. 2009(02)
[4]鋰離子電池正極材料研究進(jìn)展[J]. 王兆翔,陳立泉. 電源技術(shù). 2008(05)
[5]Characteristics and electrochemical performance of cathode material Co-coated LiNiO2 for Li-ion batteries[J]. 鐘盛文,趙煜娟,連芳,李艷,胡楊,李培植,梅佳,劉慶國. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(01)
[6]電動車鋰離子電池的材料問題[J]. 陳立泉. 中國工程科學(xué). 2002(11)
[7]鋰離子電池電極材料研究進(jìn)展[J]. 周恒輝,慈云祥,劉昌炎. 化學(xué)進(jìn)展. 1998(01)
[8]當(dāng)前化學(xué)電源工業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)與模式[J]. 余國華,趙玉琴,郭峰,王正偉. 電池. 1997(05)
碩士論文
[1]三元系鋰離子電池正極材料的制備與研究[D]. 趙軍峰.中南大學(xué) 2011
本文編號：2952788
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
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【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖
遣捎酶只蚵斂牧希?翹遄榧?哂蟹辣?系緄墓δ�。�?1.1 鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖1.2.2 鋰離子電池的工作原理所謂的鋰離子電池是指通過鋰離子在正負(fù)極之間實(shí)行可逆性脫嵌從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的一種儲能裝置[13]。現(xiàn)在商業(yè)化的鋰電池主要以 LiCoO2作為正極材料，層狀石墨為負(fù)極材料，1M LiPF6(體積比 EC:DMC=1:1)為電解液。其工作原理如圖 1.2 所示，在充電的時(shí)候，Li+從正極材料 LiCoO2中脫出，通過電解液、隔膜，嵌入到負(fù)極石墨中，而電子 e-則由外部電路遷移到負(fù)極。放電時(shí)，Li+和 e-則于充電過程相反的方向進(jìn)行脫嵌和遷移，反應(yīng)過程是充電狀態(tài)下的逆向反應(yīng)。在此過程中，Li+如一個(gè)優(yōu)秀的運(yùn)動健將奔馳于正負(fù)極之間，因此人們將其形象定義為“搖椅式電池”。其反應(yīng)過程如下所示[14]：正極：LiCoO2→Li1-xCoO2+ x Li++ x e-負(fù)極：6C + x Li++ x e-→LixC6總反應(yīng)：6C + LiCoO2 =Li1-xCoO2+ LixC6
圖 1.3 LiCoO2的結(jié)構(gòu)示意圖LiCoO2的制備采用的是固相法[20]。由于反應(yīng)反應(yīng)不利。故 Sony 公司利用超細(xì)鋰鹽與鈷鹽造粒，防止顆粒過小，以解決反應(yīng)過程中中間 Co3+充分接觸，克服固相法的缺點(diǎn)，從而實(shí)用沉降法、超臨界干燥、噴霧干燥/分解法、來制備 LiCoO2。而低溫下制備的 LiCoO2處于高的溫度下進(jìn)行預(yù)熱處理來防止陽離子無序性能，預(yù)熱可采用紅外法、微波法等。另外包覆[23,24]等改性來提高電化學(xué)性能。由于鈷目光放在低鈷或無鈷正極材料。目前，廢棄的，研究回收鋰離子電池得到了廣泛支持。oO2具有相似的結(jié)構(gòu)、相同的工作原理，但響低于 LiCoO2，且價(jià)格和資源上更具有優(yōu)勢
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Synthesis of spherical Li1.167Ni0.2Co0.1Mn0.533O2 as cathode material for lithium-ion battery via co-precipitation[J]. Xiangqing Liu,Zhimeng Guo Advanced Material&Technology Institute,University of Science and Technology Beijing,China. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(02)
[2]鋰離子電池正極材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的合成及電化學(xué)性能研究[J]. 杜柯,周偉瑛,胡國榮,彭忠東,蔣慶來. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2010(14)
[3]Effects of SrO/Li2O/La2O3/Ta2O5/TiO2-coating on electrochemical performance of LiCoO2[J]. 王洪,鄧璋瓊,陳鳴才. Journal of Rare Earths. 2009(02)
[4]鋰離子電池正極材料研究進(jìn)展[J]. 王兆翔,陳立泉. 電源技術(shù). 2008(05)
[5]Characteristics and electrochemical performance of cathode material Co-coated LiNiO2 for Li-ion batteries[J]. 鐘盛文,趙煜娟,連芳,李艷,胡楊,李培植,梅佳,劉慶國. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(01)
[6]電動車鋰離子電池的材料問題[J]. 陳立泉. 中國工程科學(xué). 2002(11)
[7]鋰離子電池電極材料研究進(jìn)展[J]. 周恒輝,慈云祥,劉昌炎. 化學(xué)進(jìn)展. 1998(01)
[8]當(dāng)前化學(xué)電源工業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)與模式[J]. 余國華,趙玉琴,郭峰,王正偉. 電池. 1997(05)
碩士論文
[1]三元系鋰離子電池正極材料的制備與研究[D]. 趙軍峰.中南大學(xué) 2011
本文編號：2952788
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