本文選題：鋰離子電池 + 富鋰��； 參考：《寧波大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：高容量是未來鋰離子電池發(fā)展的重要趨勢，而目前已經(jīng)商業(yè)化的鋰離子電池采用的正極材料主要為LiCoO2，比容量只有140mAh·g-1，同時(shí)由于Co有毒，資源有限導(dǎo)致價(jià)格昂貴，因此開發(fā)新型正極材料成為鋰離子電池研究的重點(diǎn)。 富鋰層狀正極材料Li[NixLi1/3-2x/3Mn2/3-x/3]O2因其容量高、新的充放電機(jī)理、成本低成為近年來鋰離子電池正極材料的熱點(diǎn)。因?yàn)橐虢Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定單元Li2MnO3，當(dāng)首次充電電壓大于4.5V時(shí)，會(huì)出現(xiàn)L型電壓平臺(tái)，首次放電比容量高達(dá)200mAhg-1。基于該材料，本論文的研究內(nèi)容主要可以分為以下幾部分： （1）采用溶膠-凝膠法制備了富鋰正極材料，首先探究了煅燒溫度對(duì)富鋰正極材料Li[Ni0.2Li0.2Mn0.6]O2的性能的影響，在最佳煅燒溫度850℃溫度下煅燒的材料的首次放電容量為254.2mAh·g-1，首次庫倫效率為76.1%，16周循環(huán)后，材料保持容量分別為141.6mAh·g-1；在850℃溫度下制備了系列富鋰正極材料Li[NixLi1/3-2x/3Mn2/3-x/3]O2(x=0.1-0.5)，隨著x的增大，富鋰正極材料的首次充電容量和放電容量都呈現(xiàn)減小趨勢，，首次庫倫效率逐漸變大；對(duì)Li[Ni0.2Li0.2Mn0.6]O2進(jìn)行Co3+、V5+摻雜研究，發(fā)現(xiàn)Co3+摻雜后材料的放電比容量和循環(huán)性能都得到了很大改善，而V5+摻雜能提高材料的首次庫倫效率，卻使材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)性能惡化 （2）采用循環(huán)伏安法（CV）和容量間歇滴定技術(shù)（CITT）兩種不同的方法測定了富鋰正極材料Li[Ni0.2Li0.2Mn0.6]O2的擴(kuò)散系數(shù)。循環(huán)伏安法測定的了富鋰正極材料Li[Ni0.2Li0.2Mn0.6]O2的表觀鋰離子擴(kuò)散系數(shù)為6.04×10-12cm2s-1；而根據(jù)容量間歇滴定技術(shù)（CITT）法計(jì)算的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)為3.13×10-12到1.22×10-10cm2s-1，充電過程中鋰離子擴(kuò)散系數(shù)隨充電電壓的變化趨勢為：當(dāng)電壓為3.8V到4.0V之間，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)隨著電壓升高而變大，并且在4.0V達(dá)到最大值1.22×10-10cm2s-1；當(dāng)電壓達(dá)到4.3V時(shí)，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)迅速下降。 （3）通過對(duì)交流阻抗的等效電路分析，采用多電流密度的時(shí)域暫態(tài)技術(shù)計(jì)算了富鋰正極材料Li[Ni0.2Li0.2Mn0.6]O2在不同放電倍率下的各部分極化及其占總極化的百分率。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)曲線相吻合，從計(jì)算結(jié)果我們可以得到，Li[Ni0.2Li0.2Mn0.6]O2/Li半電池的總極化可以分為歐姆阻抗（R0）極化、界面?zhèn)鬏斪杩梗≧1Q1）極化、電荷轉(zhuǎn)移阻抗（R2Q2）極化和鋰離子擴(kuò)散阻抗（Q3）極化，并且分析了各部分阻抗極化占總極化的大小。整個(gè)極化過程可以相對(duì)地分為由并聯(lián)電路R1Q1決定的過程I、有并聯(lián)電路R2Q2和Q3共同控制的過程II。電荷轉(zhuǎn)移的極化、鋰離子穿越SEI膜的極化和固態(tài)鋰離子擴(kuò)散極化都要引起重視，并通過優(yōu)化制備方法和電池設(shè)計(jì)使其達(dá)到最小值，才能改善富鋰正極材料的倍率性能。
[Abstract]:High capacity is an important trend in the future development of lithium-ion batteries. At present, LiCoO2 is the main cathode material used in commercial lithium-ion batteries, and its specific capacity is only 140mAh g-1. At the same time, due to the toxicity of Co, limited resources lead to high prices. Therefore, the development of new cathode materials has become the focus of lithium ion battery research. Li-rich layered cathode material Li [NixLi1/3-2x/3Mn2/3-x/3] O _ 2 has become a hotspot of cathode materials for lithium-ion batteries in recent years because of its high capacity, new charge-discharge mechanism and low cost. Because of the introduction of the structural stabilization unit Li _ 2MnO _ 3, when the first charge voltage is greater than 4.5 V, the L-type voltage platform will appear, and the specific discharge capacity of the first discharge will be as high as 200mAhg-1. Based on this material, the research content of this paper can be divided into the following parts: 1) Lithium-rich cathode materials were prepared by sol-gel method. Firstly, the effect of calcination temperature on the properties of Li [Ni0.2Li0.2Mn0.6] O _ 2 was investigated. The first discharge capacity of the material calcined at 850 鈩

本文編號(hào)：1791563