層狀富鋰錳基正極材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(0<x<1,M=Mn、Co、Ni)因具有高嵌脫鋰電位、高比容量以及環(huán)境友好等特點(diǎn),成為具有前景的新一代高比能鋰離子電池正極材料之一。然而,該材料的充放電過程存在電壓滯后,循環(huán)過程中電壓衰減快,并在不同電流密度、不同溫度下電化學(xué)性能表現(xiàn)出明顯的差異,目前尚未應(yīng)用于實(shí)際鋰離子電池中。本文較系統(tǒng)地研究了富鋰錳基正極材料的電化學(xué)特征,并探討了其影響因素,旨在為進(jìn)一步改善其電化學(xué)性能,推動(dòng)其在高比能鋰離子電池中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:采用恒電流充放電法、恒電流間歇滴定法(GITT)、交流阻抗法(EIS)分析了材料的電化學(xué)性能,利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)表征了材料在充放電過程中結(jié)構(gòu)變化和表面特征。結(jié)果表明,富鋰錳基正極材料的充電和放電過程呈現(xiàn)出明顯的電壓滯后現(xiàn)象,一方面歸因于氧參與的電荷補(bǔ)償反應(yīng)在充電、放電過程中因材料結(jié)構(gòu)變化具有不可逆的特征;另一方面歸因于充電過程和放電過程所發(fā)生電化學(xué)過程的極化不同,相比于鎳/鈷參與的電荷轉(zhuǎn)移過程,氧參與的電荷轉(zhuǎn)移過程具有較高的極化,且在充電高電...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及現(xiàn)狀
    1.2 層狀富鋰錳基正極材料的研究進(jìn)展
        1.2.1 層狀富鋰錳基正極材料的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 層狀富鋰錳基正極材料的充放電機(jī)理
        1.2.3 層狀富鋰錳基正極材料存在的問題
        1.2.4 層狀富鋰錳基正極材料的改性研究
        1.2.5 層狀富鋰錳基正極材料的電極優(yōu)化設(shè)計(jì)
    1.3 材料結(jié)構(gòu)對(duì)極化特性的影響
        1.3.1 層狀結(jié)構(gòu)正極材料的極化特性
        1.3.2 尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料的極化特性
        1.3.3 橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料的極化特性
    1.4 溫度對(duì)極化特性的影響
    1.5 課題的選題意義和研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 選題意義
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)
    2.1 研究思路
    2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 材料物理表征方法
        2.3.1 電感耦合等離子(ICP)
        2.3.2 X射線衍射分析(XRD)
        2.3.3 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
    2.4 材料電化學(xué)表征方法
        2.4.1 扣式電池的組裝
        2.4.2 電化學(xué)性能測(cè)試
        2.4.3 容量微分曲線(dQ/dV)
        2.4.4 恒電流間歇滴定測(cè)試(GITT)
        2.4.5 交流阻抗測(cè)試(EIS)
3 富鋰材料的本征極化特性研究
    3.1 引言
    3.2 材料表征
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.2 ICP測(cè)試分析
        3.2.3 富鋰材料粉末XRD物相結(jié)構(gòu)分析
        3.2.4 富鋰材料粉末SEM形貌分析
    3.3 富鋰材料的充放電特征
        3.3.1 富鋰材料首次充放電過程分析
        3.3.2 富鋰材料第五次充放電過程分析
    3.4 富鋰材料電壓滯后的熱力學(xué)分析
        3.4.1 富鋰材料在充放電過程中的開路電壓分析
        3.4.2 富鋰材料在充放電過程中的結(jié)構(gòu)分析
    3.5 富鋰材料電壓滯后的動(dòng)力學(xué)分析
        3.5.1 富鋰材料在充放電過程中的極化特性
        3.5.2 富鋰材料充放電過程中極化特性的影響因素分析
    3.6 本章小結(jié)
4 富鋰材料在大電流下及循環(huán)過程中的極化特性研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
    4.3 不同電流密度下極化特性的研究
        4.3.1 富鋰材料在不同電流密度下的充放電特征
        4.3.2 富鋰材料在不同電流密度下的極化特性分析
        4.3.3 涂碳鋁箔對(duì)富鋰材料大電流放電特性的影響
    4.4 不同循環(huán)周次的極化特性研究
        4.4.1 富鋰材料不同循環(huán)周次的充放電特性
        4.4.2 富鋰材料電壓衰減的熱力學(xué)分析
        4.4.3 富鋰材料電壓衰減的動(dòng)力學(xué)分析
    4.5 本章小結(jié)
5 富鋰材料在不同溫度下的極化特性研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
    5.3 富鋰材料充放電過程隨溫度的變化特征
    5.4 富鋰材料不同溫度下的極化特征
    5.5 影響富鋰材料極化—溫度依賴性的因素
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號(hào)：3881025