富鋰錳基層狀正極材料是近年來的一種熱點材料。它能量密度高,比容量大,造價便宜,但同樣有不足之處。它的首次充放電效率不高,倍率、循環(huán)性能較差,充電電壓高,和目前常用的電解液匹配度低,使得它目前還處在研究階段,要實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化還比較困難。表面包覆和摻雜是改性它的主要手段,通過對其進行表面包覆,可以避免材料直接和電解液反應,使材料更適應電解液。通過將其他金屬元素摻入材料,可以改善其晶體結構,增強材料穩(wěn)定性,使得倍率性能和首次效率得到有效提高。本研究通過包覆、表面預處理,過渡金屬摻雜等手段,改善其電化學性能。使用Li_3VO_4對材料進行濕法包覆,獲得若干組包覆量不同的樣品。通過表征和電化學性能檢測,結果表明:包覆物對樣品的電化學性能改善明顯,包括初始放電容量,庫倫效率,循環(huán)性能和倍率能力。其中3%wt包覆量的樣品的綜合性能最好,首次放電比容量為243.2mAh/g,庫倫效率70.9%;在1C下循壞50次后,容量保持率最高,為87.2%。但該包覆對鋰離子傳遞距離和傳遞速率有直接影響,包覆過多會導致電荷轉移電阻增大。使用還原糖對材料進行表面預處理,獲得若干組改性時間不同的樣品。通過表征和電化學性能測試,結果表明:還原糖對樣品的電化學性能改善明顯,包括初始放電容量,庫倫效率,循環(huán)性能和倍率能力。其中5小時改性時長的樣品的綜合性能最好,鋰離子擴散系數(shù)最高,首次放電比容量為262.4mAh/g,庫倫效率80.7%;在1C下循壞50次后,容量保持率高達97.2%。采用金馳能源材料有限公司提供的同一批次的4種富鋰前驅體,在設定的不同溫度下燒結得到實驗所需的富鋰正極材料。通過表征和電化學性能測試,結果表明:釩摻雜對Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2樣品的電化學性能改善明顯,包括初始放電容量,庫倫效率,和循環(huán)性能。在910℃燒結條件下,樣品的電化學性能最優(yōu),首次放電比容量為78.6mAh/g,庫倫效率70.3%;在1C下循壞50次后,容量保持率為71.8%。Li_(1.2)(Ni_(0.2)Mn_(0.6))O_2樣品在920℃燒結條件下,電化學性能最佳,首次放電比容量為153.6mAh/g,庫倫效率72.8%,但由釩摻雜后的前驅體,在相同溫度下進行燒結,得到的正極材料出現(xiàn)了雜質峰,說明少量V摻雜影響了材料的晶型,破壞了材料結構,使材料電化學性能大幅下降。
【學位單位】：長沙礦冶研究院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM912
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 文獻綜述
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池的發(fā)展與工作原理
    1.3 鋰離子電池正極材料
2MnO₃·（1-x）LiMO₂（M=Ni、CO、Mn）'>    1.4 富鋰錳基正極材料 x Li₂MnO₃·（1-x）LiMO₂（M=Ni、CO、Mn）
    1.5 富鋰錳基材料的市場化與前景
    1.6 研究內(nèi)容與意義
第二章 實驗原料、儀器及材料表征
    2.1 實驗原料和儀器
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料的表征手段
        2.2.1 X射線衍射（XRD）
        2.2.2 掃描電子顯微鏡（SEM）
        2.2.3 熱重-差熱分析
    2.3 材料的電化學性能測試
        2.3.1 電池組裝及電化學性能測試
        2.3.2 電化學阻抗測試
第三章 富鋰層狀材料的包覆及電化學性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
    3.3 結果與討論
    3.4 本章小結
第四章 富鋰層狀材料的還原糖改性及電化學性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
    4.3 結果與討論
    4.4 章節(jié)小結
第五章 富鋰層狀材料V摻雜改性實驗及燒結溫度探究
    5.1 引言
    5.2 實驗方法
    5.3 結果與討論
    5.4 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的主要研究成果
致謝

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