本文關(guān)鍵詞：錳系高電壓鋰離子電池正極材料的合成及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：正極材料是鋰離子二次電池的“心臟”,其性能直接影響著電池的工作電壓,容量及成本等,本論文以Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料為研究對象,系統(tǒng)的研究了材料的形貌及制備工藝對其性能的影響規(guī)律;同時,本文還研究了影響正極材料電化學(xué)性能的因素。首先,通過調(diào)控制備條件,制備出了高性能球形Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料。系統(tǒng)的研究了金屬鹽濃度、反應(yīng)溫度和攪拌速度等因素對前軀體形貌的影響。將最佳條件下制備的前軀體進(jìn)行摻鋰煅燒,探索煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料的物化性能的影響。在700℃煅燒溫度下制備的Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料具有最佳的電化學(xué)性能,首次放電比容量高達(dá)132.4 mAh/g,100次循環(huán)后容量保持率為89.6%,同時材料具有優(yōu)異的快速充放電能力,在20 C倍率下可逆比容量仍能達(dá)到6_(0.5) mAh/g。其次,為了進(jìn)一步提高材料的電化學(xué)性能,本文基于快速形核機(jī)理,以氫氧化鈉為沉淀劑,采用快速沉淀法結(jié)合水熱反應(yīng)制備出了晶粒尺寸小且均勻的前軀體。在此基礎(chǔ)上通過摻鋰煅燒過程,制備了單分散的、性能優(yōu)異的Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料。系統(tǒng)研究了過渡金屬鹽種類、水熱溫度、煅燒溫度和煅燒時間等關(guān)鍵條件對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料的物化性能的影響。優(yōu)化的Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料的首次放電比容量為138.5mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)以后可逆比容量還能達(dá)到117.3 mAh/g,容量保持率為89.5%。在快速充放電20 C倍率下可逆比容量高達(dá)11_(1.5) mAh/g。同時,初步探討了形貌、結(jié)構(gòu)對正極材料的電化學(xué)性能的影響。最后,為了滿足動力電池對性能的要求,以非常具有應(yīng)用前景商用三元層狀LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2為研究對象,系統(tǒng)的研究了電池制備工藝中正極片厚度、隔膜類型、電解液組成和負(fù)極表面變化等因素對材料電化學(xué)性能的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4 振實密度 快速成核 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O646;TM912
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 文獻(xiàn)綜述9-27
• 1.1 引言9
• 1.2 鋰離子電池概述9-12
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展簡史9-10
• 1.2.2 鋰離子電池的特點10-11
• 1.2.3 鋰離子電池的工作原理11-12
• 1.3 常用鋰離子電池正極材料研究進(jìn)展12-18
• 1.3.1 LiCoO_2正極材料13-14
• 1.3.2 LiNiO_2正極材料14-15
• 1.3.3 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正極材料15-16
• 1.3.4 LiFe PO_4正極材料16-17
• 1.3.5 LiMn2O_4正極材料17-18
• 1.4 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料研究進(jìn)展18-25
• 1.4.1 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料的結(jié)構(gòu)及性能18-19
• 1.4.2 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料的合成方法19-24
• 1.4.3 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料的改性研究24-25
• 1.5 論文研究目的與內(nèi)容25-27
• 第二章 實驗材料與方法27-32
• 2.1 實驗試劑27-28
• 2.2 實驗儀器設(shè)備28-29
• 2.3 材料的結(jié)構(gòu)、形貌以及相關(guān)表征29
• 2.3.1 X射線衍射分析(XRD)29
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)29
• 2.3.3 拉曼光譜(Raman)29
• 2.4 電池的組裝29-31
• 2.5 材料電化學(xué)性能測試31-32
• 2.5.1 恒流充放電性能測試31
• 2.5.2 循環(huán)伏安測試(CV)31
• 2.5.3 交流阻抗測試(EIS)31-32
• 第三章 球形LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的可控制備及性能研究32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 實驗內(nèi)容32-34
• 3.2.1 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制備32-33
• 3.2.2 實驗因素的擬定33-34
• 3.3 球形前軀體的可控制備34-35
• 3.3.1 金屬鹽濃度的影響34
• 3.3.2 攪拌速度的影響34-35
• 3.3.3 反應(yīng)溫度的影響35
• 3.4 煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4物化性能的影響35-40
• 3.4.1 煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4結(jié)構(gòu)的影響35-36
• 3.4.2 煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4形貌的影響36-37
• 3.4.3 煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4電化學(xué)性能的影響37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 快速沉淀法制備LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正極材料42-63
• 4.1 引言42
• 4.2 實驗內(nèi)容42-44
• 4.2.1 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制備42-43
• 4.2.2 實驗因素的擬定43-44
• 4.3 金屬鹽種類對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影響44-47
• 4.3.1 金屬鹽種類對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4結(jié)構(gòu)的影響44
• 4.3.2 金屬鹽種類對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4形貌的影響44-45
• 4.3.3 金屬鹽種類對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4電化學(xué)性能的影響45-47
• 4.4 水熱溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影響47-51
• 4.4.1 水熱溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4結(jié)構(gòu)的影響47-49
• 4.4.2 水熱溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4形貌的影響49
• 4.4.3 水熱溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4電化學(xué)性能的影響49-51
• 4.5 煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影響51-55
• 4.5.1 煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4結(jié)構(gòu)的影響51-52
• 4.5.2 煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4形貌的影響52-53
• 4.5.3 煅燒溫度對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4電化學(xué)性能的影響53-55
• 4.6 煅燒時間對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影響55-57
• 4.6.1 煅燒時間對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4結(jié)構(gòu)的影響55
• 4.6.2 煅燒時間對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4形貌的影響55-56
• 4.6.3 煅燒時間對LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4電化學(xué)性能的影響56-57
• 4.7 快速沉淀法與共沉淀法制備的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的物化性能比較57-61
• 4.7.1 電化學(xué)性能分析58
• 4.7.2 SEM分析58-61
• 4.8 本章小結(jié)61-63
• 第五章 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的電化學(xué)性能影響因素研究63-71
• 5.1 引言63
• 5.2 實驗內(nèi)容63-64
• 5.2.1 不同類型電池的組裝63-64
• 5.2.2 Li金屬負(fù)極表面特性表征64
• 5.2.3 實驗因素的擬定64
• 5.3 正極片厚度對LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2電化學(xué)性能的影響64-65
• 5.4 隔膜類型對LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2電化學(xué)性能的影響65-66
• 5.5 電解液組成對LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2電化學(xué)性能的影響66-68
• 5.6 負(fù)極表面變化對LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2電化學(xué)性能的影響68-69
• 5.7 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄79-80

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本文編號：457208