【摘要】：鋰離子電池富鋰錳基層狀正極材料以其高比容量、低成本、合成工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為各方學(xué)者的研究熱點(diǎn)。但是,要想將其應(yīng)用到商業(yè)化生產(chǎn)中,還需解決材料首次庫(kù)倫效率低、循環(huán)與倍率性能差等問題。本文主要內(nèi)容是利用共沉淀法結(jié)合高溫固相法制備新型高工作電壓的富鋰0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正極材料,并對(duì)合成過程的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,將最終得到的富鋰正極材料與已經(jīng)廣泛研究過的0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的材料進(jìn)行對(duì)比,分析其優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì);另外為提高富鋰0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的倍率與循環(huán)穩(wěn)定性,對(duì)其進(jìn)行硅鎢酸包覆研究,并通過物理與電化學(xué)表征深入解析包覆對(duì)富鋰材料的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。針對(duì)富鋰0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的平均工作電壓低,并且在循環(huán)過程中易發(fā)生相轉(zhuǎn)變等導(dǎo)致電壓與容量衰減,故擬減少材料中過渡金屬M(fèi)n的含量,合成組成為0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的富鋰錳基層狀正極材料,以提高材料的平均工作電壓,并對(duì)其合成過程中的預(yù)燒時(shí)間、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間等進(jìn)行優(yōu)化,通過XRD、SEM等物理表征結(jié)合電化學(xué)性能確定最優(yōu)工藝的富鋰0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料,其首次放電比容量為149mA h g~(-1);平均工作電壓為3.86 V;同時(shí)將制得的最優(yōu)工藝的新型富鋰材料與0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2進(jìn)行對(duì)比,并且結(jié)合XRD、SEM等物理分析與電化學(xué)性能解析得出0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料的倍率性能與循環(huán)過程中的電壓衰減有了明顯的提升,1000 mA g~(-1)電流密度下放電比容量仍有114 mA h g~(-1),在1 C倍率下循環(huán)100次后電壓衰減僅為0.07 V,而0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料衰減則有0.17 V。由于富鋰錳基層狀正極材料0.5Li_2MnO_3×0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2中Li_2MnO_3相為絕緣體,不利于電子與離子傳輸,影響材料整體的倍率性能。故將具有高的電子與離子電導(dǎo)率的硅鎢酸包覆在材料表面提高材料整體的電子電導(dǎo)率與鋰離子擴(kuò)散系數(shù),提高材料的倍率性能,500 mA g~(-1)電流密度下包覆材料的放電比容量仍有158 mA h g~(-1),較原始材料提升約34 mA h g~(-1);同時(shí)硅鎢酸做為一個(gè)表面保護(hù)層,可以有效地抑制電極材料與電解液發(fā)生副反應(yīng),提高界面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,使得包覆后的富鋰錳基層狀正極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,在300 mA g~(-1)的電流密度下循環(huán)100次后容量保持率仍在90%以上。
【圖文】：

離子電池簡(jiǎn)介些年來，由于化石能源的不斷減少，人們開始對(duì)太陽(yáng)能、潮汐能、風(fēng)進(jìn)行開發(fā)與利用。但是，這些能量不能連續(xù)的產(chǎn)生，因此需要特定的能實(shí)現(xiàn)達(dá)到人們使用需求的能源持續(xù)供應(yīng)[1, 2]。如今世界各國(guó)都已認(rèn)源對(duì)于實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)的重要性，致力于通過可再的高效轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存和運(yùn)輸來解決當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境惡化等日益嚴(yán)。而二次電池，可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的高效率轉(zhuǎn)化，具有較高功率密度（圖 1-1），是有效利用這些清潔能源的非常重要的一部分[3展迅猛的化學(xué)電源—鋰離子電池，由于其具有較高的能量密度、 較性、高工作電壓和沒有記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)在筆記本電腦、便攜式電子設(shè)等領(lǐng)域有了較為廣泛的應(yīng)用[4]。同時(shí)，我國(guó)政府為促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展提、新能源、新材料和新能源汽車等七大新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展，促使人電池的容量與能量密度等提出了更高的要求。鋰離子電池正極材料，的循環(huán)性能與比容量、加強(qiáng)電池的安全性、降低成本等要求的關(guān)鍵性來越多的關(guān)注。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文于加拿大的 Moli 公司由于電池爆炸事件而宣告破產(chǎn)。1990出商用鋰離子電池，采用層狀LiCoO2作為電池的正極，石墨0Whkg-1，循環(huán)壽命超過 1000 次，首先實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的商2/C 鋰離子電池為例，在充放電過程中，Li+在電池正極與負(fù)現(xiàn)充放電，像搖椅一般，所以也被叫做“搖椅式電池”（RC-2 所示[6]。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM912

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周華鋒;李文澤;張麗清;;多孔二氧化硅負(fù)載硅鎢酸催化合成檸檬酸三丁酯[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2014年01期

2 劉玉清,汪爾康;12-硅鎢酸根離子在水/硝基苯界面的電化學(xué)轉(zhuǎn)移[J];科學(xué)通報(bào);1989年02期

3 呂寶蘭;周海龍;楊水金;;硅膠負(fù)載硅鎢酸催化合成乙酸異戊酯[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;2012年03期

4 尹榮;關(guān)曉暉;趙吉麗;龔劍;;12-硅鎢酸/PMMA復(fù)合薄膜的制備及光致變色性能[J];高分子材料科學(xué)與工程;2011年04期

5 王銳;;硅鎢酸鹽的合成及其在醇的四氫吡喃化反應(yīng)中的催化性能[J];化學(xué)研究;2009年02期

6 王初華,顧達(dá),徐延瓞;大陽(yáng)離子硅鎢酸鹽的合成和性質(zhì)研究[J];華東化工學(xué)院學(xué)報(bào);1992年03期

7 李倩;黃金術(shù);馮浪;蒲權(quán)林;張玉濤;張秋云;;鎳摻雜改性硅鎢酸的制備及性能研究[J];遼寧化工;2018年08期

8 楊水金;張思誠(chéng);鄧麗芬;蔡錦鳳;;硅膠負(fù)載硅鎢酸催化合成丙酸正丁酯[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;2011年10期

9 黃大凱;薛琳;曹忠;李旭;肖忠良;鄭卓;譚淑珍;楊榮華;;聚合物/碳納米管網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)負(fù)載硅鎢酸修飾電極檢測(cè)水中溴酸鹽[J];分析化學(xué);2015年11期

10 張海麗;柳華春;閆紅云;余新武;;鈦鉬氧化物負(fù)載硅鎢酸鹽聚苯胺膜修飾電極制備及對(duì)抗壞血酸的電催化[J];分析化學(xué);2007年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 安冬;王力;;鈷取代硅鎢酸對(duì)酪氨酸酶的抑制作用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第五屆全國(guó)多酸化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2013年

2 姚爽;王恩波;;1:11雙系列硅鎢酸鹽與過渡金屬構(gòu)筑的多酸基金屬有機(jī)框架材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第五屆全國(guó)多酸化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2013年

3 馬榮華;李娜;;二氧化硅負(fù)載取代型硅鎢酸鹽催化材料的制備及催化性能[A];2010中西部地區(qū)無機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

4 路海洋;彭軍;丁艷紅;原越;;三釩取代的硅鎢酸鹽微米管的合成和表征[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第六屆全國(guó)多酸化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2015年

5 沈磊;王軍;任曉乾;;希夫堿-錳-硅鎢酸催化劑上等摩爾磷酸與月桂醇的綠色酯化[A];第六屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

6 馬榮華;楊萬麗;常希文;;雜多硅鎢酸鹽異構(gòu)體/聚苯胺摻雜材料的合成及性質(zhì)[A];2007年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2007年

7 曾敏;蔡李鵬;劉翠嬌;范玉橋;曹峰;王娟;;吡啶多酸/硅鎢酸合Nd(Ⅲ)配合物的合成、結(jié)構(gòu)及吸附作用的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第05分會(huì)：無機(jī)化學(xué)[C];2014年

8 史崠瑛;何成;段春迎;;一例由硅鎢酸鹽和[Cu(4,4′-bpy)_2]~(2+)構(gòu)筑的金屬有機(jī)框架材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第五屆全國(guó)多酸化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2013年

9 柳華春;張海麗;;TiO_2-WO_3負(fù)載硅鎢酸鹽聚苯胺膜電極的電化學(xué)行為及其電催化性能研究[A];第四屆海峽兩岸分析化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

10 楊磊;霍瑜;;飽和Keggin型無機(jī)有機(jī)雜化硅鎢酸鹽{[M(C_(10)H_8N_2)_2H_2O]_2SiW_(12)O_(40)}·4H_2O(M=Ni,Zn,Cu)合成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表征[A];2012年中西部地區(qū)無機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 耿天鳳;富鋰錳基正極材料的制備優(yōu)化與硅鎢酸包覆研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

2 羅婕;三缺位硅鎢酸鹽與過渡—稀土異金屬離子反應(yīng)體系的探索及相關(guān)衍生物的結(jié)構(gòu)和性能研究[D];河南大學(xué);2013年

3 王冬曉;兩個(gè)鉻離子(1,2)取代的A-β-Keggin型硅鎢酸鹽的合成，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究[D];東北師范大學(xué);2014年

4 劉娜;納米材料的合成及其修飾電極的研究與應(yīng)用[D];揚(yáng)州大學(xué);2004年

5 祝軍兵;SiO_2-MgO負(fù)載硅鎢酸催化劑的制備及在丙三醇脫水氧化反應(yīng)的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2016年

6 柳華春;多酸及負(fù)載型多酸修飾電極的電化學(xué)性能及應(yīng)用研究[D];華中師范大學(xué);2007年

7 薛曲;生物質(zhì)基炭微球的制備、表征及性能研究[D];遼寧師范大學(xué);2012年

8 張連中;乙烯直接氧化制備乙酸的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2004年

9 宋皖;低介電常數(shù)聚苯并VA唑的制備及其性能研究[D];東華大學(xué);2016年

10 王博慧;改性多酸基碳材料的設(shè)計(jì)合成及結(jié)構(gòu)表征[D];遼寧師范大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：2643955