本文選題：正極材料 + 富鋰錳材料��； 參考：《浙江工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：由于石油資源的逐漸枯竭和環(huán)境污染的影響,鋰離子動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用日益受到關(guān)注。與數(shù)碼相機(jī)、音樂播放器和手機(jī)等電池相比,電動(dòng)汽車對(duì)鋰離子電池的能量密度和功率密度提出了更高的要求。富鋰錳層狀固溶體正極材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(M為過渡金屬元素)因具有比容量高、熱穩(wěn)定性好、成本低和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注,但較差的充放電循環(huán)性能主要限制了其在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池方面的應(yīng)用。針對(duì)上述問題,本文選擇以富鋰錳層狀固溶體正極材料為研究對(duì)象,詳細(xì)研究了0.15Li_2MnO_3·0.85Li(Ni_(0.4)Co_(0.25)Mn_(0.35))O_2和0.3Li_2MnO_3·0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2的合成、微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能,以及表面包覆處理對(duì)電極材料微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能的影響,以期為富鋰錳層狀固溶體正極材料在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池方面的應(yīng)用提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論指導(dǎo)。采用共沉淀結(jié)合固相反應(yīng)法合成了富鋰錳層狀固溶體材料0.15Li_2MnO_3·0.85Li(Ni_(0.4)Co_(0.25)Mn_(0.35))O_2和0.3Li_2MnO_3·0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2。微結(jié)構(gòu)的分析與研究表明,合成的0.15Li_2MnO_3·0.85Li(Ni_(0.4)C00.25Mn_(0.35))O_2和0.3Li_2MnO_3·0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2材料都具有α-NaFeO_2層狀晶體結(jié)構(gòu),微觀形貌呈均勻類球狀結(jié)構(gòu),無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),Al_2O_3和AlF_3在0.15Li_2MnO_3·0.85Li(Ni_(0.4)Co_(0.25)Mn_(0.35))O_2和0.3Li_2MnO_3·0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2材料的顆粒表面形成了包覆層,且不影響富鋰錳層狀固溶體材料的主要晶體結(jié)構(gòu)。將富鋰錳層狀固溶體材料制造成型號(hào)55150210軟包裝動(dòng)力電池,研究了其電化學(xué)性能。結(jié)果表明,Al_2O_3和AlF_3包覆的0.15Li_2MnO_3·0.85Li(Ni_(0.4)Co_(0.25)Mn_(0.35))O_2和0.3Li_2MnO_3·0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2材料具有較好的充放電循環(huán)穩(wěn)定性。AlF_3表面包覆材料在1C充放電電流密度下經(jīng)過500次充放電循環(huán),放電克容量初始容量為177mAh/g的75%,Al_2O_3表面包覆材料在1C充放電電流密度下經(jīng)過500次充放電循環(huán),放電克電容量初始容量為170mAh/g的75%。在1C充電2C放電下,Al_2O_3表面包覆的0.3 Li_2MnO_3·0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2材料在2.7—4.24 V電壓窗口經(jīng)過3500次充放循環(huán)還保持75%以上的初始比容量(150mAh/g),在2.5—4.35V電壓窗口經(jīng)過2000次充放循環(huán)還保持78%以上的初始比容量(157mAh/g)。
[Abstract]:Due to the depletion of petroleum resources and the impact of environmental pollution, the application of lithium-ion power batteries in electric vehicles has attracted more and more attention. Compared with batteries such as digital cameras, music players and mobile phones, electric vehicles require higher energy density and power density of lithium-ion batteries. Li-rich manganese layered solid solution cathode material xLi_2MnO_3 _ (1-x) LiMoS _ 2M is widely concerned because of its high specific capacity, good thermal stability, low cost and environmental friendliness. But the poor performance of charge and discharge cycle mainly limits its application in electric vehicle power battery. To solve the above problems, the synthesis, microstructure and electrochemical lithium-storage properties of 0.15Li_2MnO_3 0.85Li(Ni_(0.4)Co_(0.25)Mn_(0.35))O_2 and 0.3Li_2MnO_3 0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2 were studied in detail. The effects of surface coating treatment on the microstructure of electrode materials and electrochemical lithium storage properties are also discussed in order to provide some experimental basis and theoretical guidance for the application of layered solid solution materials rich in lithium and manganese in electric vehicle power batteries. Li-rich manganese layered solid solution materials 0.15Li_2MnO_3 0.85Li(Ni_(0.4)Co_(0.25)Mn_(0.35))O_2 and 0.3Li_2MnO_3 0.7Li / Nix were synthesized by coprecipitation combined with solid state reaction method. The analysis and study of microstructure show that the synthesized 0.15Li_2MnO_3 0.85Li(Ni_(0.4)C00.25Mn_(0.35))O_2 and 0.3Li_2MnO_3 0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2 materials have 偽 -NaFeO-2 layered crystal structure, and the microstructure is homogeneous spherical structure without obvious agglomeration. Further studies show that Als _ 2O _ 3 and AlF_3 have a coating layer on the surface of 0.15Li_2MnO_3 0.85Li(Ni_(0.4)Co_(0.25)Mn_(0.35))O_2 and 0.3Li_2MnO_3 0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2 particles, and have no effect on the main crystal structure of Li-rich manganese layered solid solution materials. The lithium-rich manganese-rich layered solid solution material was made into model 55150210 flexible packaging power battery and its electrochemical performance was studied. The results show that the 0.15Li_2MnO_3 0.85Li(Ni_(0.4)Co_(0.25)Mn_(0.35))O_2 and 0.3Li_2MnO_3 0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2 materials coated with Al2O3 and AlF_3 have better stability in charge and discharge cycles. The coating materials on AlF3 surface undergo 500 charge / discharge cycles at 1C charge-discharge current density. When the initial discharge capacity is 177mAh/g, the surface coating material of Al _ 2O _ 3 goes through 500 charge-discharge cycles at 1 C current density, and the initial discharge capacity is 75 times of that of 170mAh/g. After 3500 charging cycles at 2.7-4.24 V voltage window, the initial specific capacity of AlStuby _ 2o _ 3 coated with 0.3 Li_2MnO_3 0.7Li(Ni_(0.4)Co_(0.45)Mn_(0.15))O_2 material is more than 150 mAh-g / g, and the initial specific capacity is over 78% at 2.5-4.35 V voltage window after 2000 charging and amplifying cycles, and the initial specific capacity is over 78% at 2.5-4.35 V voltage window after 3500 charging and discharging cycles.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：1813693