本文關(guān)鍵詞：層狀富鋰錳基鋰離子電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：發(fā)展綠色無污染的新型能源已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇。高能鋰離子電池作為一種新型綠色儲能器件,具有高工作電壓、高能量密度、無污染、長循環(huán)壽命等優(yōu)點,在電動汽車以及儲能系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。鋰離子電池的整體性能主要取決于正極材料,因此設(shè)計制備高性能的正極材料是發(fā)展新一代高能鋰離子電池的關(guān)鍵。相比于其他的正極材料(如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰等),富鋰錳基層狀正極材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Ni, Co, Mn)具有更高的放電容量,可達到250 mAh g-1以上,被認為是下一代鋰離子電池正極材料的有力競爭者。本文針對富鋰錳基正極材料倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性不理想的問題,采用納米化和分級結(jié)構(gòu)設(shè)計策略來改善富鋰錳基正極材料的電化學(xué)性能。采用乙二醇作溶劑,發(fā)展了PVP協(xié)助的燃燒法制備富鋰錳基Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2納米顆粒,并系統(tǒng)比較了加入PVP與不加PVP的產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的差異性。加入PVP的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料顆粒均勻,顆粒尺寸約為50-100 nm,并且具有良好的結(jié)晶性。相比于未加PVP的對比樣,加入PVP的富鋰錳基Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2顯示出更為優(yōu)異的倍率性能,在20、200、400、1000和2000 mA g-1的電流密度下,其放電比容量分別為286.1、209.7、184.9、151.7和123.3 mAh g-1。研究表明納米化能有效縮短鋰離子的擴散傳輸路徑,提高了材料的比表面積和活性物質(zhì)利用率。采用溶劑熱法制備了具有分級結(jié)構(gòu)的富鋰錳基Li1.2Mn0.54Ni0.18Co0.08O2正極材料。該材料由粒徑為100-300 nm的一次納米顆粒交聯(lián)組成,最后形成花生形態(tài)的二級微米結(jié)構(gòu),具有良好的結(jié)晶性和層狀結(jié)構(gòu)。分級結(jié)構(gòu)的富鋰錳基Li1.2Mn0.54Ni0.18Co0.08O2正極材料具有良好的電化學(xué)性能。在200 mA g-’的電流密度下充放電,其首次放電容量高達229.9 mAh g-1。循環(huán)100次后容量保持率高達94.2%。此外,該體系具有強化的倍率性能,在400、1000和2000 mA g-1的電流密度下,放電比容量分別為198.3、167.5和145 mAh g-1。其出色的電化學(xué)性能主要歸功于分級結(jié)構(gòu)的短離子擴散路徑和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 正極材料 層狀富鋰錳基氧化物 納米化 分級結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 鋰離子電池概述11-15
• 1.2.1 鋰離子電池的工作原理11-12
• 1.2.2 鋰離子電池的特點12
• 1.2.3 鋰離子電池的組成12-15
• 1.3 鋰離子電池正極材料15-22
• 1.3.1 層狀LiCoO_2正極材料16-17
• 1.3.2 尖晶石型LiMn_2O_4正極材料17-18
• 1.3.3 橄欖石型LiFePO_4正極材料18-19
• 1.3.4 層狀LiMO_2正極材料19-22
• 1.4 富鋰錳基層狀鋰離子電池正極材料22-26
• 1.4.1 富鋰錳基層狀正極材料的結(jié)構(gòu)22-23
• 1.4.2 富鋰錳基層狀正極材料的電化學(xué)特性23-24
• 1.4.3 富鋰錳基層狀正極材料的合成及改性研究24-26
• 1.5 選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容26-28
• 第二章 實驗儀器和實驗方法28-32
• 2.1 實驗試劑及設(shè)備28-29
• 2.1.1 化學(xué)試劑28-29
• 2.1.2 實驗設(shè)備29
• 2.2 材料表征29-30
• 2.2.1 材料物相分析29
• 2.2.2 材料微觀形貌分析29-30
• 2.2.3 材料微觀結(jié)構(gòu)分析30
• 2.2.4 材料比表面積及孔徑分布分析30
• 2.3 材料電化學(xué)性能測試30-32
• 2.3.1 電極片的制備及電池的組裝30-31
• 2.3.2 恒電流充放電測試31
• 2.3.3 循環(huán)伏安測試(CV)31
• 2.3.4 電化學(xué)阻抗譜測試(EIS)31-32
• 第三章 Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2納米顆粒的制備及電化學(xué)性能研究32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正極材料的燃燒法制備32-33
• 3.3 Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正極材料的結(jié)構(gòu)與形貌分析33-36
• 3.4 Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正極材料的電化學(xué)性能36-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 分級結(jié)構(gòu)Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.18)Co_(0.08)O_2的制備及電化學(xué)性能研究42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.18)Co_(0.08)O_2正極材料的溶膠凝膠法制備42-43
• 4.3 Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.18)Co_(0.08)O_2正極材料的結(jié)構(gòu)與形貌分析43-47
• 4.4 Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.18)Co_(0.08)O_2正極材料的電化學(xué)性能47-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 結(jié)論54-56
• 參考文獻56-68
• 致謝68-70
• 個人簡歷70-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果72-73

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