三元層狀材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)因其具有較高的能量密度和較好的循環(huán)性能被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的正極材料之一。但NCA材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和倍率性能仍有待提升。本論文通過(guò)共沉淀法制備前軀體以及后續(xù)配鋰燒制的條件控制探究最優(yōu)合成條件,對(duì)材料進(jìn)行Mg₃(PO₄)₂包覆和Li₂TiO₃包覆并探究不同包覆量對(duì)NCA材料性能的影響,對(duì)不同物質(zhì)包覆機(jī)理進(jìn)行研究和解釋。采用共沉淀法合成NCA前驅(qū)體Ni_0.8Co_0.15Al_0.05(OH)₂,分別研究不同pH,不同氨水濃度,不同配鋰量和不同煅燒溫度對(duì)材料形貌結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。通過(guò)多條件對(duì)比確定最佳合成工藝條件。XRD和SEM結(jié)果顯示pH值為11,氨水濃度為1.5 M,鋰過(guò)量5%,煅燒溫度為850℃下所制得的樣品具有最優(yōu)的層狀結(jié)構(gòu)和球形或類(lèi)球...

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池概述
        1.2.1 鋰離子電池發(fā)展歷程
        1.2.2 鋰離子電池簡(jiǎn)述
        1.2.3 鋰離子電池正極材料的條件
    1.3 鋰離子電池正極材料概述
        1.3.1 層狀LiMO₂型(M=Ni、Co、Mn)正極材料
            1.3.1.1 層狀LiCoO2

            1.3.1.2 層狀LiNiO₂

            1.3.1.3 層狀LiMnO₂

        1.3.2 尖晶石型LiMn₂O₄ 正極材料
        1.3.3 橄欖石型LiMPO₄(M=Fe、Co、Ni)正極材料
    1.4 三元層狀材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ 研究概況
        1.4.1 NCA的合成方法
            1.4.1.1 固相法
            1.4.1.2 共沉淀法
            1.4.1.3 溶膠—凝膠法
            1.4.1.4 噴霧干燥法
        1.4.2 NCA的改性方法
            1.4.2.1 摻雜改性
            1.4.2.2 包覆改性
    1.5 本論文的研究背景及主要內(nèi)容
第二章 制備工藝對(duì)NCA材料的影響研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        2.2.1 主要實(shí)驗(yàn)藥品及儀器
        2.2.2 NCA材料的制備
    2.3 材料檢測(cè)及性能測(cè)試
        2.3.1 XRD表征
        2.3.2 FESEM表征
        2.3.3 正極片制備及電池組裝
        2.3.4 電池測(cè)試
            2.3.4.1 恒流充放電測(cè)試
            2.3.4.2 電化學(xué)阻抗測(cè)試
    2.4 不同pH下所制樣品的結(jié)果與分析
        2.4.1 pH值的影響
        2.4.2 結(jié)構(gòu)分析(XRD)
        2.4.3 形貌分析(SEM)
        2.4.4 首圈充放電曲線和循環(huán)性能分析
    2.5 不同氨水濃度下所制樣品的結(jié)果與分析
        2.5.1 氨水濃度的影響
        2.5.2 結(jié)構(gòu)分析(XRD)
        2.5.3 形貌分析(SEM)
        2.5.4 首圈充放電曲線和循環(huán)性能分析
    2.6 不同配鋰量所制樣品的結(jié)果與分析
        2.6.1 配鋰量的影響
        2.6.2 結(jié)構(gòu)分析(XRD)
        2.6.3 形貌分析(SEM)
        2.6.4 首圈充放電曲線和循環(huán)性能分析
    2.7 不同煅燒溫度下所制樣品的結(jié)果與分析
        2.7.1 煅燒溫度的影響
        2.7.2 結(jié)構(gòu)分析(XRD)
        2.7.3 形貌分析(SEM)
        2.7.4 XPS分析
        2.7.5 首圈充放電曲線和循環(huán)性能分析
    2.8 本章小結(jié)
第三章 Mg₃(PO₄)₂ 包覆NCA材料的性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        3.2.1 主要實(shí)驗(yàn)藥品及儀器
        3.2.2 Mg₃(PO₄)₂ 包覆NCA的制備
    3.3 材料的表征及電化學(xué)性能測(cè)試
        3.3.1 XRD表征
        3.3.2 FESEM表征
        3.3.3 FETEM表征
        3.3.4 正極片制備及電池組裝
        3.3.5 電池測(cè)試
            3.3.5.1 恒流充放電測(cè)試
            3.3.5.2 倍率性能測(cè)試
            3.3.5.3 電化學(xué)阻抗(EIS)測(cè)試
            3.3.5.4 循環(huán)伏安(CV)測(cè)試
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 結(jié)構(gòu)分析(XRD)
        3.4.2 掃描電鏡(SEM)和EDS能譜分析
        3.4.3 透射電鏡分析(TEM)
        3.4.4 首圈充放電曲線和循環(huán)性能分析
        3.4.5 倍率性能分析
        3.4.6 電化學(xué)阻抗分析(EIS)
        3.4.7 循環(huán)伏安曲線分析(CV)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 Li₂TiO₃包覆NCA材料的性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        4.2.1 主要實(shí)驗(yàn)藥品及儀器
        4.2.2 Li₂TiO₃包覆NCA的制備
    4.3 材料的表征及電化學(xué)性能測(cè)試
        4.3.1 XRD表征
        4.3.2 FESEM表征
        4.3.3 FETEM表征
        4.3.4 正極片制備及電池組裝
        4.3.5 電池測(cè)試
            4.3.5.1 恒流充放電測(cè)試
            4.3.5.2 倍率性能測(cè)試
            4.3.5.3 電化學(xué)阻抗(EIS)測(cè)試
            4.3.5.4 循環(huán)伏安(CV)測(cè)試
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 結(jié)構(gòu)分析(XRD)
        4.4.2 掃描電鏡(SEM)和EDS能譜分析
        4.4.3 透射電鏡分析(TEM)
        4.4.4 首圈充放電曲線和循環(huán)性能分析
        4.4.5 倍率性能分析
        4.4.6 電化學(xué)阻抗分析(EIS)
        4.4.7 循環(huán)伏安曲線分析(CV)
        4.4.8 循環(huán)結(jié)束的形貌分析(SEM)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 本論文結(jié)論
    5.2 本論文不足之處
    5.3 未來(lái)展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3856495

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