本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電化學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),在傳統(tǒng)化石能源過(guò)度消耗導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題(例如溫室效應(yīng)、酸雨等)日益嚴(yán)重的背景下,移動(dòng)電子市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展、可再生能源(例如太陽(yáng)能、潮汐能)等的固有間歇性、電動(dòng)汽車需求量的增加都對(duì)綠色高效的能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化系統(tǒng)提出了更高的要求。鋰離子電池在所有二次電池中具有最高的體積能量密度和質(zhì)量能量密度,是最重要的能量存儲(chǔ)轉(zhuǎn)化技術(shù)之一。為了進(jìn)一步克服傳統(tǒng)鋰離子電池所具有的不足,鋰離子電池正極材料的開(kāi)發(fā)扮演了重要的角色。本文綜述了鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展以及鋰離子電池正極材料的發(fā)展歷程,以低環(huán)境毒性和低成本為出發(fā)點(diǎn)選取了無(wú)鈷的Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2和低鈷的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2鋰離子電池正極材料作為研究對(duì)象,并分別對(duì)二者進(jìn)行了納米結(jié)構(gòu)優(yōu)化和電化學(xué)性能研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)合成有序介孔二氧化硅KIT-6。以KIT-6為模板合成了具有有序介孔結(jié)構(gòu)的Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2鋰離子電池正極材料。所合成的正極材料具有4.882 nm的平均孔徑和60.682 m2 g-1的較大比表面積。所合成的介孔材料和使用溶膠凝膠法合成的大粒徑材料具有基本相同的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)將它們用作鋰離子電池正極材料時(shí),0.2 C循環(huán)50周后,介孔材料的放電比容量為210 mA h g-1,容量保持率為84%,而使用溶膠凝膠法合成的材料的放電比容量為175 mA h g-1,容量保持率也相對(duì)較低,為81%。該研究通過(guò)使用模板法對(duì)Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2的電化學(xué)性能進(jìn)行了優(yōu)化。(2)使用共沉淀法生成Ca0.2Co0.4Mn0.4CO3微米球。碳酸鹽微米球經(jīng)過(guò)煅燒、蝕刻去除CaCO3和進(jìn)一步煅燒后獲得多孔球形CoMnO3模板。將CoMnO3和硝酸鋰和硝酸鎳混合并煅燒后最終獲得多孔球形納米-微米層級(jí)結(jié)構(gòu)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2鋰離子電池正極材料。層級(jí)結(jié)構(gòu)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2作為鋰離子電池正極材料時(shí)的電化學(xué)性能得到了較大的提升。0.2 C倍率下75周充放電循環(huán)后其放電比容量為159 mA h g-1,容量保持率為98.7%。1 C倍率充放電循環(huán)100周后的放電比容量為133.2 mA h g-1,容量保持率為90%。其在5 C的高放電倍率下(750 mA g-1)仍然具有135.5 mA h g-1的放電比容量。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 三元材料 富鋰材料 納米蝕刻 硬模板法
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O646;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 鋰離子電池簡(jiǎn)介11-14
• 1.3 鋰離子電池起源14-16
• 1.3.1 早期研究14
• 1.3.2 熔融鹽體系14-15
• 1.3.3 復(fù)合導(dǎo)體的概念15
• 1.3.4 早期的嵌入概念15-16
• 1.4 鋰離子電池的出現(xiàn)16-17
• 1.4.1 二硫族化物的嵌鋰16
• 1.4.2 氧化物嵌鋰16-17
• 1.5 層狀氧化物和商業(yè)化17-18
• 1.5.1 層狀氧化物的早期研究17
• 1.5.2 鋰鈷層狀氧化物17-18
• 1.5.3 鋰鎳層狀氧化物18
• 1.6 第二代鋰離子電池18-22
• 1.6.1 尖晶石18
• 1.6.2 其他種類的層狀結(jié)構(gòu)氧化物18-21
• 1.6.3 含鐵化合物（磷酸鹽）21-22
• 1.7 納米結(jié)構(gòu)鋰離子電池正極材料22-24
• 1.7.1 納米結(jié)構(gòu)材料概述22-23
• 1.7.2 納米-微米層級(jí)結(jié)構(gòu)鋰離子電池正極材料23
• 1.7.3 介孔結(jié)構(gòu)鋰離子電池正極材料23-24
• 1.8 本章小結(jié)24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)藥品和材料測(cè)試分析方法25-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品25-26
• 2.2 分析測(cè)試方法26-35
• 2.2.1 X-射線衍射（XRD）26-27
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡（SEM）27-28
• 2.2.3 透射電子顯微鏡（TEM）28-30
• 2.2.4 能量彌散X射線譜法(EDX)30
• 2.2.5 X射線光電子能譜法(XPS)30-31
• 2.2.6 BET測(cè)試31-32
• 2.2.7 恒電流充放電測(cè)試32
• 2.2.8 循環(huán)伏安法(CV)32-33
• 2.2.9 電化學(xué)阻抗譜法（EIS）33-35
• 第三章 介孔Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2的制備與性能研究35-44
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)36-37
• 3.2.0 模板的合成36
• 3.2.1 材料的合成36-37
• 3.2.2 材料表征37
• 3.2.3 電化學(xué)性能測(cè)試37
• 3.3 結(jié)果與討論37-42
• 3.3.1 形貌觀測(cè)37-38
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)和成分分析38-40
• 3.3.3 電化學(xué)性能分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 多孔納米-微米層級(jí)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制備與性能研究44-57
• 4.1 引言44-45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)45-47
• 4.2.1 材料合成45-46
• 4.2.2 材料表征46
• 4.2.3 電化學(xué)性能測(cè)試46-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-56
• 4.3.1 形貌觀測(cè)47-49
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)和成分分析49-53
• 4.3.3 電化學(xué)性能分析53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-66
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單66-67
• 致謝67

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本文編號(hào)：380561