Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2三元正極材料因?yàn)榫哂休^高的放電比容量,循環(huán)穩(wěn)定性好以及有較好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是可以取代LiCoO_2的新型的正極材料,但是仍然存陽(yáng)離子混排的現(xiàn)象使得在循環(huán)過(guò)程中容量的損失,循環(huán)性能的下降。本文利用高溫固相合成法合成了Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2、Li_(0.95)Na_(0.1)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2、Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2(LiF)_(0.05),研究了煅燒溫度、摻雜、表面修飾等對(duì)該材料的結(jié)構(gòu)、微觀形貌和電化學(xué)性能方面的影響。利用高溫固相合成法將LiOH·H_2O作為鋰源,以Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)(OH)_2(由山東齊星新材料科技有限公司提供)作為前驅(qū)體,在700℃合成Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2具有最好的層狀結(jié)構(gòu)、形貌,最好的陽(yáng)離子有序度以及最優(yōu)異的電化學(xué)性能。在3-4.5V電壓范圍內(nèi)循環(huán)時(shí),第一次放電容量最高為159.7mAh/g,100次循環(huán)后放電容量為87 mAh/g,此時(shí)放電容量保持率為54.5%。采用機(jī)械球磨法對(duì)700℃合成的Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2摻雜La、Ti、Cr、Zr,其中Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03):X為1:003(摩爾比),研究發(fā)現(xiàn),摻雜后的材料放電比容量和循環(huán)穩(wěn)定性都有所提升,其中摻Ti的樣品擁有最優(yōu)的電化學(xué)性能,在3-4.5V電壓范圍內(nèi)循環(huán)時(shí),第一次放電容量為192.7mAh/g,100次循環(huán)后放電容量為174.7 mAh/g,容量保持率為90.7%。采用機(jī)械球磨法對(duì)700℃合成的Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2進(jìn)行表面包覆,包覆物質(zhì)主要為金屬氧化物X(包覆X物質(zhì)分別為Al_2O_3、TiO_2、MgO、ZnO、CeO_2、ZrO_2、Y_2O_3、Nb_2O_5)。經(jīng)過(guò)包覆的材料,表面觀察到一層保護(hù)膜,能夠抑制電解液與正極材料的反應(yīng)。包覆后的材料首圈容量和循環(huán)穩(wěn)定性都有提高,其中包覆CeO_2的效果最好,包覆CeO_2的材料在3-4.5V電壓范圍內(nèi)循環(huán)時(shí),第一圈的放電容量為185.9mAh/g,經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后放電容量為157.1mAh/g,容量保持率為84.5%。但是,與摻雜后的材料比較,摻雜的效果要優(yōu)于包覆。利用高溫固相合成法,增加鋰源LiF后合成Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2(LiF)_(0.05),溫度為700℃下以L(fǎng)iF、LiOH為鋰源合成的Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2(LiF)_(0.05)循環(huán)性能最好,在3-4.5V電壓范圍內(nèi)循環(huán)時(shí),第一圈循環(huán)放電容量最高為197.7mAh/g,100此循環(huán)后放電容量為110 mAh/g,100圈后放電容量保持率為55.6%。對(duì)Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2(LiF)_(0.05)進(jìn)行過(guò)渡金屬元素?fù)诫s,摻雜La、Ti、Cr、Zr,其中Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03):X為1:003(摩爾比),結(jié)果表明,適當(dāng)?shù)膿诫s提升了材料的循環(huán)穩(wěn)定性,其中摻Zr的材料擁有最好的循環(huán)穩(wěn)定性,3-4.5V電壓范圍內(nèi)循環(huán)時(shí),首圈放電容量最高為197.2mAh/g,100圈后放電容量為169.5mAh/g,100圈后放電容量保持率為86%。采用機(jī)械球磨法對(duì)700℃合成的Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2(LiF)_(0.05)進(jìn)行表面包覆,包覆物質(zhì)主要為金屬氧化物X(包覆X物質(zhì)分別為Al_2O_3、TiO_2、MgO、ZnO、CeO_2、ZrO_2、Y_2O_3、Nb_2O_5),結(jié)果表明包覆后的Li_(1.05)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2(LiF)_(0.05)材料,首次放電容量略有降低,循環(huán)穩(wěn)定性也沒(méi)有得到明顯提升。利用高溫固相合成法,合成少量Na取代Li的Li_(0.95)Na_(0.1)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2正極材料,探究最佳合成溫度。結(jié)果表明,合成溫度為800℃時(shí)Li_(0.95)Na_(0.1)Ni_(0.85)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2展現(xiàn)最好的電化學(xué)性能,在3-4.5V電壓范圍內(nèi)循環(huán)時(shí),首次放電容量為191mAh/g,100次循環(huán)過(guò)后放電容量最高為113.7 mAh/g,100圈后放電容量保持率為60.0%。
【學(xué)位單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TM912
【部分圖文】：

4圖 1-1 碳酸根與氫氧根為前驅(qū)體制備的 Li(Ni0.8Co0.16Al0.04)O2的首次充放電曲線(xiàn)和循環(huán)曲線(xiàn)ig1-1.Charge/Discharge curves of: (a) NCA-CO3; and (b) NCA-OH at various curredensities; and (c) cycle life performance..2.2溶 凝 法溶膠凝膠法是將金屬無(wú)機(jī)鹽或金屬醇鹽形成溶膠然后形成凝膠 ，然后利燥熱處理和煅燒的方法獲得所需材料。

6圖 1-2 包覆 Li2O-ZrO2(LZO) 前后的循環(huán)曲線(xiàn)和阻抗曲線(xiàn)圖1-2 Cycle performance and impedance of Li2O-ZrO2coated LiNi0.8Co0.15Al0.05O高 固相合成法高溫固相合成法是合成鋰離子電池正極材料比較傳統(tǒng)簡(jiǎn)單方法，將鋰鎳鈷鋁

83 不同鋰含量、氧氣含量、合成溫度的 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的首次充放電曲線(xiàn)圖g. 1-3 chargr-discharge curves of different molars of Li to NCA and differentoxygen pressures and different temperatures
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本文編號(hào)：2889098