LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料由于具有高工作電壓、高能量密度等優(yōu)點(diǎn),是一種極具潛力的鋰離子電池正極材料。然而LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料存在循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差的問(wèn)題,限制了該材料的商業(yè)化應(yīng)用。為了改善LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的循環(huán)性能和大倍率性能,本文通過(guò)水熱-高溫?zé)Y(jié)的方法制備了球-棒狀混合形貌LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料,并對(duì)其進(jìn)行了包覆、摻雜改性研究,以提高材料的大倍率性能,滿足高功率密度鋰離子電池的需要。本文通過(guò)水熱-高溫?zé)Y(jié)法制備了球-棒狀混合形貌LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料,采用X射線衍射、拉曼光譜、掃描電鏡等分析測(cè)試方法表征了材料的物相結(jié)構(gòu)和微觀形貌,并測(cè)試了不同制備條件下材料的電化學(xué)性能。結(jié)果顯示:以堿式碳酸鎳為鎳源,... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池工作原理圖

圖 1-2 LNMO 材料的晶體構(gòu)型圖[60]0.5Mn1.5O4材料兩種不同的晶體構(gòu)型主要受合成條件的影響，和燒結(jié)時(shí)的氣氛等影響較為嚴(yán)重。當(dāng)燒結(jié)溫度較低時(shí)（≤650有序的 P4332 空間群結(jié)構(gòu)的 LNMO 材料，在較高燒結(jié)溫度時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)氧缺失，導(dǎo)致材料從有序的 P4332 空間空間群轉(zhuǎn)變，同時(shí) LNMO 材料中部分 Mn4+轉(zhuǎn)變?yōu)?Mn3+，還伴-xO 等雜質(zhì)相的生成[61]。兩種空間群之間的轉(zhuǎn)變是可逆的，一退火處理來(lái)消除 Mn3+，彌補(bǔ)氧缺陷，實(shí)現(xiàn)從 Fd3m 空間群向變[62]。這兩種空間群結(jié)構(gòu)的最簡(jiǎn)單的方法是 XRD，不同空間群的譜衍射峰存在些許差異，如圖 1-3 所示。Fd3m 空間群結(jié)構(gòu)θ=37°、43°以及 64°處有比較弱的雜相峰出現(xiàn)，如圖中星形標(biāo)出現(xiàn)是由于高溫?zé)Y(jié)時(shí) Mn4+趨向于還原成 Mn3+，導(dǎo)致 Ni 在中的溶解度減小，從而產(chǎn)生了 LixNi1-xO 巖鹽結(jié)構(gòu)雜質(zhì)相[61]。糙，有時(shí)并不能很準(zhǔn)確的判斷 LNMO 材料的晶體構(gòu)型。

圖 3-1 以堿式碳酸鎳為鎳源的 LNMO 正極材料的制備過(guò)程2.2 燒結(jié)溫度的影響通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)高溫?zé)Y(jié)溫度對(duì)材料的晶型、晶粒尺寸、空間、顆粒均一性有一定的影響。因此研究制備過(guò)程中不同燒結(jié)溫度的影響非要。在課題組前期實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，本節(jié)研究了 700°C、750°C、800°C、85同溫度對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的影響。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SE X 射線衍射儀（XRD）等分析技術(shù)分別測(cè)試材料的結(jié)構(gòu)、微觀形貌，并以備的 LNMO 材料作為正極，組裝電池，測(cè)試了不同倍率下的充放電性能2.2.1 燒結(jié)溫度對(duì) LNMO 材料物相結(jié)構(gòu)的影響圖 3-2 為不同溫度下制備的 LNMO 材料的 XRD 圖。由圖 3-2 可知，不結(jié)溫度下制備的材料的特征衍射峰均與 LiNi0.5Mn1.5O4材料的標(biāo)準(zhǔn)卡F#80-2162 相對(duì)應(yīng)，表明成功制備出了 LNMO 正極材料。經(jīng)過(guò)仔細(xì)對(duì)比，在 700°C ~800°C 范圍內(nèi)在 2θ=37.5°、43°、64°位置，有微弱的雜質(zhì)峰出現(xiàn)0°C 和 800°C 時(shí)材料的 XRD 圖譜雜質(zhì)峰高一些，如圖 2-1 星標(biāo)處所示，分

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Research Progress in Improving the Cycling Stability of High-Voltage LiNi0.5Mn1.5O4 Cathode in Lithium-Ion Battery[J]. XiaoLong Xu,SiXu Deng,Hao Wang,JingBing Liu,Hui Yan.  Nano-Micro Letters. 2017(02)
[2]Synthesis and electrochemical performances of high-voltage LiNi0.5Mn1.5O4 cathode materials prepared by hydroxide co-precipitation method[J]. Shuang Li,Yue Yang,Ming Xie,Qin Zhang.  Rare Metals. 2017(04)
[3]四大類鋰離子電池正極材料進(jìn)展[J]. 瞿波,張冰,鄭勝男,施志聰,吳啟輝.  電源技術(shù). 2016(07)
[4]甲殼素、殼聚糖及其衍生物的應(yīng)用[J]. 王小紅,馬建標(biāo),何炳林.  功能高分子學(xué)報(bào). 1999(02)

博士論文
[1]鋰離子電池用鈦酸鋰負(fù)極材料及5V鎳錳酸鋰正極材料的合成與改性研究[D]. 張新龍.中南大學(xué) 2012
[2]鋰離子電池正極材料的制備及其性能研究[D]. 劉全兵.華南理工大學(xué) 2012

碩士論文
[1]高性能石墨烯/LiNi0.5Mn1.5O4材料的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 郝晶敏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]鋰離子電池正極材料鎳錳酸鋰的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 劉樹(shù)林.合肥工業(yè)大學(xué) 2016
[3]鋰離子電池高壓正極材料鎳錳酸鋰的制備與改性研究[D]. 邸安頔.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]層狀三元材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的燒結(jié)工藝及其Al離子摻雜改性研究[D]. 夏云飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]鋰離子電池高電壓正極材料鎳猛酸鋰的合成與改性研究[D]. 白鋼印.昆明理工大學(xué) 2015
[6]鋰離子電池三元正極材料的制備與研究[D]. 肖冠.華南理工大學(xué) 2014
[7]高電壓尖晶石型鎳錳酸鋰微納米材料的合成、表征及電化學(xué)性能研究[D]. 朱曉波.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3610184