【摘要】：富鋰錳基正極材料以其超高比容量（250mAh·g-1）、特殊的充放電機制、熱穩(wěn)定性高、安全環(huán)保和低成本等特點廣受關注，具有相當可觀的應用潛力。然而，該材料目前尚處于研究初期，離市場應用階段尚有較大距離，存在一些亟待解決的問題，如首次高電壓平臺引起的首次效率較低、低電子電導造成的倍率性能差、制備方法工藝復雜、控制變量多、批次間的穩(wěn)定性差等，大大限制了富鋰錳基材料的工業(yè)生產和市場應用。 本論文以提高富鋰錳基正極材料的電化學性能為目的，采用工藝簡單、易實現(xiàn)規(guī)�；a的噴霧干燥法制備xLi2MnO3·(1-x)Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2(0.4≤x≤0.6)和Li(1+y)Ni0.166Co0.166Mn0.667O2+δ(0.3≤y≤0.6)系列材料，系統(tǒng)探討了兩相比例和鋰含量對材料性能的影響。結果表明，當x=0.5、 y=0.4時，材料Li1.4Ni0.166Co0.166Mn0.667O2+δ在2.0~4.8V，0.1C倍率下的放電比容量高達277.5mAh·g-1，首次效率為81.2%，20周循環(huán)后的容量保持率為95.3%，在0.2/0.5/1/2C倍率下，材料的相對容量保持率分別達到92.3%、85.1%、76.4%和69.8%。 以上述電化學性能最優(yōu)異的Li1.4Ni0.166Co0.166Mn0.667O2+δ為研究對象，研究了燒結工藝對其物理指標和電化學性能的影響。結果表明，燒結溫度和燒結時間直接影響材料的晶體結構和一次顆粒粒徑，進而影響電化學性能。在600oC保溫10h、920oC保溫16h條件下，材料在2.5~4.65V，0.2C倍率下的首周放電容量為230.0mAh·g-1，40周循環(huán)后容量仍有219.7mAh·g-1，容量保持率為95.5%。 通過噴霧干燥法對Li1.4Ni0.166Co0.166Mn0.667O2+δ材料進行CNTs包覆改性。結果表明，CNTs纏繞式包覆有效改善了材料的首效及倍率性能。在2.5~4.65V，0.2C倍率下，0.5%CNTs包覆的材料首次放電容量可達250.5mAh·g-1，首次庫倫效率為77.4%，而未包覆材料的容量和首效僅為222.6mAh·g-1和71.1%。在2C倍率下，包覆材料的放電容量為199.5mAh·g-1，而未包覆材料僅為135.6mAh·g-1。通過循環(huán)伏安法、四探針法和交流阻抗測試分析了CNTs纏繞式包覆對富鋰錳基材料的改性機理。
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圖片說明： 子電池工作原理電池中充當鋰離子遷移載體的角色，一般分為水系和成熟的為有機電解液，即以合適的鋰鹽完全溶解在有同效用的添加劑形成的電解質溶液。常用有機溶劑二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC），鋰鹽多用六氟磷成本的 12%左右，六氟磷酸鋰（LiPF6）很難生產，的一半。起到隔離正負極材料的作用，允許鋰離子通過并阻擋極材料間的遷移。目前隔膜多采用微孔聚烯烴薄膜，聚乙烯膜（PE）、復合多層聚丙烯/聚乙烯膜（PP/PE成本的 30%，其性能直接影響電池的安全和電化學性池是基于鋰離子在正負極間可逆脫嵌以實現(xiàn)化學能，也被稱作“搖椅電池”。圖 1.1 所示為以LiCoO2-石作原理圖[8]。
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圖片說明： 放電電壓范圍內，能與電解質溶液相容，結構穩(wěn)離子脫嵌過程中，材料主體結構沒有或很少發(fā)生費米能級和鋰位能，使電池具有較高的開路電壓反應具有較高的 Gibbs 自由能，從而使材料具有優(yōu)良的電傳導性，以提高快速充放電能力；來源廣泛、價格便宜、對環(huán)境友好。求的正極材料一般為元素周期表中ⅣB 族過渡i、Cr、V 等）構成的含鋰氧化物。根據(jù)結構分層狀 LiMO2（M=Ni、Co、Mn 等，或兩者以上和橄欖石型 LiMPO4（M=Fe、Mn 等），而批量LiMnO2、LiFePO4和三元材料（鎳鈷錳酸鋰）。MO2（LiCoO2）是目前應用最廣泛、商業(yè)化最成熟為六方層狀α-NaFeO2結構，空間群為 R 3m ，，其
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【參考文獻】

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1 杜柯;周偉瑛;胡國榮;彭忠東;蔣慶來;;鋰離子電池正極材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的合成及電化學性能研究[J];化學學報;2010年14期

本文編號：2514858