鋰離子電池現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于手機、數(shù)碼相機和筆記本電腦等便攜式的電子設(shè)備上,目前也發(fā)展到已經(jīng)做為動力電池成功應(yīng)用在了電動車上。人們對其能量密度、循環(huán)性能、倍率性能、安全性、使用壽命等提出了越來越高的要求。尤其在能量密度方面,目前鋰離子電池能量密度的最高水平為210Wh/kg和650Wh/L,遠不足汽油的四分之一,這嚴重影響著鋰離子電池在電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。目前鋰離子電池的正極材料有LiFePO_4、LiMn_2O_4和LiCoO_2,隨著目前市場對電池能量密度要求越來越高,上述材料很難滿足現(xiàn)今的市場,因此開發(fā)和應(yīng)用新型的正極材料是研究者的首要任務(wù)。其中,高鎳系正極材料LiNi_(1-x-y)Co_xAl_yO_2得到了極大的關(guān)注,因此本文在前人工作基礎(chǔ)上,選取了此款當前已經(jīng)在動力電池材料有應(yīng)用的鎳、鈷、鋁三元系正極材料(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2以下簡稱NCA)進行了研究。作為最新一代的正極材料,LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正極材料具有制造成本低、充放電比容量高、充放電電壓高和循環(huán)性能好等優(yōu)點,同時在大功率鋰離子動力電池方面也表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?是當今鋰離子電池正極材料界的研究熱點,但是此款材料也具有自身的缺陷,尤其在高溫?zé)Y(jié)制備過程中,Ni~(2+)難以完全轉(zhuǎn)化為Ni~(3+)的同時造成陽離子混排,影響了材料的性能,這也是目前整個高鎳系材料制備所面臨的難題。本文采用噴霧干燥法制備鋰離子電池LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正極材料,并詳細地研究了預(yù)煅燒溫度、預(yù)燒時長、高溫煅燒溫度和高溫煅燒時長等因素對該材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。最后得到制備LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2最佳工藝路線如下:鋰摩爾配比(Li/Ni+Co+Al)為1.08:1,510℃空氣氛圍下預(yù)燒時長8小時,高溫800℃煅燒10小時。通過XRD、SEM對材料的結(jié)構(gòu)進行表征,以及相關(guān)的電化學(xué)性能測試,在0.1C條件下,材料的首次放電容量達到190.3mAh/g,循環(huán)50圈后的容量保持率達92.9%。本文采用實驗室制備的LPAN對所制備的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2復(fù)合改性。所得10%LPAN復(fù)合的正極材料,在0.1C條件下,材料的首次放電容量達到182.2mAh/g,循環(huán)50后放容量保持率為98.8%。經(jīng)過復(fù)合后,材料的Li~+的脫嵌效率和材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性均得到了提升,從而提升了LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM912
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池簡介
    1.3 鋰離子正極材料
2正極材料'>        1.3.1 LiCoO₂正極材料
2正極材料'>        1.3.2 LiNiO₂正極材料
4正極材料'>        1.3.3 LiFePO₄正極材料
2O₄正極材料'>        1.3.4 LiMn₂O₄正極材料
1-x-yM_xN_yO₂正極材料的制備與改性研究'>    1.4 鋰離子電池LiNi_1-x-yM_xN_yO₂正極材料的制備與改性研究
1-x-yM_xN_yO₂正極材料的制備方法'>        1.4.1 鋰離子電池LiNi_1-x-yM_xN_yO₂正極材料的制備方法
1-x-yM_xN_yO₂正極材料容量衰減原因'>        1.4.2 鋰離子電池LiNi_1-x-yM_xN_yO₂正極材料容量衰減原因
1-x-yM_xN_yO₂正極材料改性'>        1.4.3 鋰離子電池LiNi_1-x-yM_xN_yO₂正極材料改性
    1.5 本論文研究內(nèi)容和意義
        1.5.1 目前NCA材料存在的問題
        1.5.2 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實驗原料、器材以及表征方法
    2.1 材料的制備
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器設(shè)備
        2.1.3 合成方法
    2.2 材料的表征
        2.2.1 差熱-熱重分析（TG）
        2.2.2 X射線粉末衍射分析（XRD）
        2.2.3 掃描電鏡分析（SEM）
    2.3 材料的電化學(xué)性能測試
        2.3.1 組裝電池
        2.3.2 充放電性能測試
        2.3.3 循環(huán)伏安測試
        2.3.4 電化學(xué)阻抗測試
0.8Co_0.15Al_0.05O₂的研究'>第3章 噴霧干燥法制備正極材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備
        3.2.2 鎳鈷鋁正極材料的制備
    3.3 鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的表征
    3.4 噴霧干燥法合成NCA正極材料工藝研究
        3.4.1 鋰摩爾配比Li/（Ni+Co+Al）對材料電化學(xué)性能的影響
        3.4.2 不同Ni、Co、Al摩爾配比對材料電化學(xué)性能的影響
        3.4.3 預(yù)燒溫度對NCA電化學(xué)性能的影響
        3.4.4 預(yù)燒時間對NCA電化學(xué)性能的影響
        3.4.5 高溫煅燒對NCA電化學(xué)性能的影響
        3.4.6 不同高溫煅燒時間對NCA性能的影響
        3.4.7 鎳鈷鋁正極材料的循環(huán)伏安分析
    3.5 小結(jié)
第4章 噴霧干燥法合成NCA材料摻雜改性的研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 LPAN復(fù)合改性NCA正極材料的制備
        4.2.2 LPAN復(fù)合量對NCA正極材料結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能影響
        4.2.3 LPAN復(fù)合NCA正極材料的溫度研究
    4.3 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李想;謝正偉;吳銳;瞿美臻;;鎳鈷鋁酸鋰高鎳系正極材料的研究進展[J];電池;2015年01期

本文編號：2850122