富鋰錳基氧化物的改性與電化學性能研究
發(fā)布時間：2023-04-11 18:05
富鋰錳基氧化物具有儲量豐富、理論比容量高、循環(huán)性能好和價格低廉等優(yōu)點,成為下一代動力鋰電池正極材料的候選者之一,但其較大的首次不可逆容量與較差的倍率性能限制了材料的實際應用。本課題以富鋰錳基氧化物體系為研究對象,研究了酸表面改性、Ti元素摻雜改性與YSZ表面包覆改性對材料的組織結構演變的影響,分析了基于該材料制備的扣式電池充放電行為與材料組織結構之間的關系,并分析了材料電化學性能與改性后材料組織結構的關系,闡明了改性對材料電化學性能影響的機理。通過化學共沉淀法制備過渡金屬鹽前驅體,充分混合的未煅燒過渡金屬鹽前驅體與碳酸鋰混合物在10MPa下預壓后進行煅燒,可獲得最優(yōu)層狀結構的富鋰錳基氧化物材料,煅燒得到的粉體粒徑分布于300nm至400nm之間。采用0.2M濃度的稀硝酸溶液進行改性處理,結果顯示酸腐蝕導致材料層狀結構減少,類尖晶石相比例增加。材料酸腐蝕4小時后,在0.1C倍率下循環(huán)比容量峰值達到231m Ah/g,比未使用酸腐蝕的材料的比容量提高了30m Ah/g;在2C倍率下峰值達到123.6m Ah/g,比未使用酸腐蝕的材料的比容量提高了43.6m Ah/g。經TiO2<...
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【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 鋰離子電池正極材料分類
1.3.1 層狀結構正極材料
1.3.2 尖晶石結構正極材料
1.3.3 橄欖石結構正極材料
1.4 富鋰錳基材料的結構特性與活化機理
1.5 富鋰錳基材料的制備方法
1.6 富鋰錳基氧化物的體相摻雜研究
1.7 富鋰錳基氧化物的表面包覆研究
1.8 本文主要研究內容
第2章 試驗材料與研究方法
2.1 試驗材料及儀器
2.1.1 試驗所需原材料
2.1.2 試驗儀器
2.2 試驗樣品的制備
2.2.1 Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2粉體的制備
2.2.2 Ti摻雜材料Li1.2–4xTixMn0.54Ni0.13Co0.13O2粉體的制備
2.2.3 YSZ表面包覆改性粉體的制備
2.3 電極材料制備及電池組裝
2.4 材料的組織結構分析
2.4.1 X射線衍射(XRD)
2.4.2 掃描電鏡(SEM)分析與能譜(EDS)分析
2.4.3 ICP分析
2.4.4 紅外光譜(IR)分析
2.4.5 拉曼光譜(Raman)分析
2.4.6 光電子能譜分析
2.5 電化學性能測試
2.5.1 充放電性能測試
2.5.2 循環(huán)伏安測試
2.5.3 電化學阻抗譜測試
第3章 富鋰錳基氧化物的制備與酸表面改性研究
3.1 過渡金屬源及對材料組織結構的影響
3.2 使用分散劑對材料組織結構的影響
3.3 使用酸處理對材料組織結構的影響
3.4 不同酸處理時間材料的電化學性能
3.5 本章小結
第4章 Ti摻雜對富鋰錳基氧化物的改性研究
4.1 摻雜材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的制備與表征
4.1.1 摻雜材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的結構分析
4.1.2 摻雜材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的微觀形貌
4.2 摻雜材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的電化學行為
4.3 本章小結
第5章 YSZ對富鋰錳基氧化物的表面改性研究
5.1 水熱法制備YSZ表面改性材料的制備與表征
5.1.1 水熱法填充量對材料組織結構的影響
5.1.2 YSZ質量比對材料組織結構的影響
5.1.3 不同YSZ質量比材料的電化學性能
5.2 預包覆法制備YSZ表面改性材料的制備與表征
5.2.1 預包覆法制備YSZ表面改性材料的組織結構
5.2.2 預包覆法制備YSZ表面改性材料的電化學性能
5.3 摻雜共表面改性材料的制備與表征
5.3.1 摻雜共表面改性材料的組織結構
5.3.2 摻雜共表面改性材料的電化學性能
5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝
本文編號：3789520
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【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 鋰離子電池正極材料分類
1.3.1 層狀結構正極材料
1.3.2 尖晶石結構正極材料
1.3.3 橄欖石結構正極材料
1.4 富鋰錳基材料的結構特性與活化機理
1.5 富鋰錳基材料的制備方法
1.6 富鋰錳基氧化物的體相摻雜研究
1.7 富鋰錳基氧化物的表面包覆研究
1.8 本文主要研究內容
第2章 試驗材料與研究方法
2.1 試驗材料及儀器
2.1.1 試驗所需原材料
2.1.2 試驗儀器
2.2 試驗樣品的制備
2.2.1 Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2粉體的制備
2.2.2 Ti摻雜材料Li1.2–4xTixMn0.54Ni0.13Co0.13O2粉體的制備
2.2.3 YSZ表面包覆改性粉體的制備
2.3 電極材料制備及電池組裝
2.4 材料的組織結構分析
2.4.1 X射線衍射(XRD)
2.4.2 掃描電鏡(SEM)分析與能譜(EDS)分析
2.4.3 ICP分析
2.4.4 紅外光譜(IR)分析
2.4.5 拉曼光譜(Raman)分析
2.4.6 光電子能譜分析
2.5 電化學性能測試
2.5.1 充放電性能測試
2.5.2 循環(huán)伏安測試
2.5.3 電化學阻抗譜測試
第3章 富鋰錳基氧化物的制備與酸表面改性研究
3.1 過渡金屬源及對材料組織結構的影響
3.2 使用分散劑對材料組織結構的影響
3.3 使用酸處理對材料組織結構的影響
3.4 不同酸處理時間材料的電化學性能
3.5 本章小結
第4章 Ti摻雜對富鋰錳基氧化物的改性研究
4.1 摻雜材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的制備與表征
4.1.1 摻雜材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的結構分析
4.1.2 摻雜材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的微觀形貌
4.2 摻雜材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的電化學行為
4.3 本章小結
第5章 YSZ對富鋰錳基氧化物的表面改性研究
5.1 水熱法制備YSZ表面改性材料的制備與表征
5.1.1 水熱法填充量對材料組織結構的影響
5.1.2 YSZ質量比對材料組織結構的影響
5.1.3 不同YSZ質量比材料的電化學性能
5.2 預包覆法制備YSZ表面改性材料的制備與表征
5.2.1 預包覆法制備YSZ表面改性材料的組織結構
5.2.2 預包覆法制備YSZ表面改性材料的電化學性能
5.3 摻雜共表面改性材料的制備與表征
5.3.1 摻雜共表面改性材料的組織結構
5.3.2 摻雜共表面改性材料的電化學性能
5.4 本章小結
結論
參考文獻
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本文編號：3789520
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