發(fā)布時(shí)間：2018-10-15 17:26

【摘要】：富鋰錳基固溶體材料因其具有高工作電壓，高放電容量（250mAh g-1）以及高熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而成為了新一代鋰離子電池的候選正極材料之一。但是，這類(lèi)材料具有很高的首次不可逆容量，以及低電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率的特性使它無(wú)法獲得很好的倍率性能，同時(shí)，在充放電過(guò)程中材料會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，使它的功率密度顯著降低，嚴(yán)重阻礙了它的實(shí)際應(yīng)用。因此，科研人員通過(guò)使用不同的合成手段如高溫固相法，共沉淀法，微波法，水熱法，溶膠凝膠法，熔融鹽法，離子交換法等等合成富鋰材料，對(duì)改善材料的缺陷取得了一定的效果。在此基礎(chǔ)上，本論文對(duì)離子交換方法合成富鋰材料進(jìn)行了重點(diǎn)研究。開(kāi)展的主要研究工作如下： 1、分別采用Li2MnO3以及NaxMnO2為離子交換前體材料，與不同過(guò)渡金屬離子進(jìn)行離子交換反應(yīng)，再通過(guò)高溫?zé)Y(jié)合成富鋰正極材料。在所使用的過(guò)渡金屬離子（Ni,Fe, Co等）中，僅有Ni與這兩種前體材料交換合成的富鋰材料表現(xiàn)出了很好的電化學(xué)性能：（1）以L(fǎng)i2MnO3為前體材料時(shí)，隨著交換溫度的升高材料的離子交換反應(yīng)活性增大，當(dāng)溫度達(dá)到100℃時(shí)，交換反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。這時(shí)再經(jīng)過(guò)燒結(jié)合成的富鋰材料具有241mAh g-1的放電容量。（2）以NaxMnO2為前體材料時(shí)，隨著高溫鋰化時(shí)所選用鋰源熔點(diǎn)的升高，材料的電化學(xué)性能變差。由LiNO3為鋰源合成的富鋰材料具有最高的首次充放電容量（充電容量為290.8mAh g-1，放電容量為228.7mAh g-1）和最好的倍率性能（5C倍率下的放電容量為110.8mAh g-1），而通過(guò)Li2CO3為鋰源合成的材料則表現(xiàn)出了最低的首次充放電容量（充電容量為252.1mAh g-1，放電容量為191.4mAh g-1）和最差倍率性能（5C放電容量為97.6mAh g-1）。此外，在不同的環(huán)境氛圍下合成的材料也具有不同的電化學(xué)性能，其中采用熔鹽法制備的富鋰材料具有最高的放電容量。 2、引入球磨工藝來(lái)改善由NaxMnO2為離子交換前體材料合成的富鋰材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2的電化學(xué)性能。利用三種不同的材料合成路線(xiàn)（1）離子交換，機(jī)械混合，燒結(jié)（Without-BM）（2）離子交換，球磨，燒結(jié)（EX-priority）（3）球磨，離子交換，燒結(jié)（BM-priority）。由于球磨過(guò)程的參與，合成的三種材料表現(xiàn)出了不同的電化學(xué)特性。在2.0~4.8V的電壓區(qū)間內(nèi)，以0.1C（30mAh g-1）進(jìn)行充放電循環(huán)，Without-BM樣品表現(xiàn)出了240mAh g-1的可逆容量，且在循環(huán)80圈后沒(méi)有明顯的容量衰減。EX-priority樣品則具有很好的倍率特性，1C放電容量為213.4mAh g-1，7C放電容量為136.4mAh g-1。但是，在0.1C倍率下循環(huán)80圈后，，容量保持率僅為88.3%。BM-priority樣品表現(xiàn)出了介于前兩個(gè)樣品之間的綜合電化學(xué)性能。三個(gè)樣品間電化學(xué)性能的差異主要是由于球磨的引入造成的。我們的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，球磨的引入導(dǎo)致合成材料的形貌結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，且造成了一定量的Na離子殘留在最終產(chǎn)物中。因此，通過(guò)控制形貌和Na在產(chǎn)物中的含量可以制備具有多樣性和高性能的富鋰正極材料。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM912;O611.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 王穎;劉文元;傅正文;;Mn_4N薄膜與鋰的電化學(xué)反應(yīng)性能[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

本文編號(hào)：2273266