發(fā)布時間：2024-02-28 19:37

　　尖晶石LiMn2O4正極材料,因具有原料來源豐富、價格低廉、無毒性、對環(huán)境友好、放電比容量大、能量密度高、工作電壓高等優(yōu)點,被公認為是具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料之一,因而成為鋰離子電池正極材料研究的熱點。但是在充放電循環(huán)過程中,尖晶石型LiMn2O4正極材料存在Jahn-Teller效應;Mn3+的溶解;電解液的分解等問題,造成了LiMn2O4正極材料的放電比容量的嚴重衰減和循環(huán)性能的惡化。為解決以上問題,本文從表面包覆以及摻雜改性兩方面對尖晶石LiMn2O4的電化學性能進行了優(yōu)化,并結合XRD、SEM及電化學測試等分析測試手段對制備的材料的結構、形貌以及電化學性能進行了研究。(1)以Li2CO3、電解MnO2為原料,采用高溫固相法合成了純相尖晶石LiMn2O4正極材料。測試結果表明:樣品為單一尖晶石結構,呈現(xiàn)出良好的尖晶石形貌。首次放電比容量較高,達到123.4mAh/g,但是20次循環(huán)后,保持率僅為77%,比容量衰減較快。(2)為優(yōu)化尖晶石LiMn2O4的倍率性能和循環(huán)性能,分別以碳納米管和高溫裂解碳為碳源,以制備的純相尖晶石LiMn2O4為母體,采用超聲液相分散結合固相...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 鋰離子電池的起源
    1.2 鋰離子電池的原理
    1.3 鋰離子電池正極材料
        1.3.1 LiCoO₂正極材料
        1.3.2 LiNiO₂正極材料
        1.3.3 LiFePO₄正極材料
        1.3.4 LiMn2O₄正極材料
    1.4 LiMn₂O₄正極材料的合成方法
        1.4.1 高溫固相法
        1.4.2 熔融自混合法
        1.4.3 熔鹽浸漬法
        1.4.4 溶膠凝膠法
        1.4.5 水熱法
    1.5 LiMn₂O₄改性研究進展
        1.5.1 LiMn₂O₄的摻雜改性
        1.5.2 LiMn₂O₄的表面包覆改性
    1.6 本文的選題意義與研究內(nèi)容
第二章 實驗原料及分析方法
    2.1 實驗設備與原料
    2.2 材料分析測試方法
        2.2.1 熱重分析
        2.2.2 材料物相分析
        2.2.3 材料微觀形貌分析
    2.3 材料電化學性能測試
        2.3.1 電池組裝及充放電循環(huán)測試
        2.3.2 循環(huán)伏安測試
        2.3.3 交流阻抗測試
第三章 LiMn₂O₄/C復合正極材料的制備
    3.1 引言
    3.2 LiMn₂O₄正極材料的高溫固相合成
        3.2.1 LiMn₂O₄的XRD表征
        3.2.2 LiMn₂O₄的SEM表征
        3.2.3 LiMn₂O₄的電化學性能表征
    3.3 LiMn₂O₄/C復合正極材料的合成
        3.3.1 以碳納米管為碳源合成LiMn₂O₄/CNTs復合正極材料
            3.3.1.1 LiMn₂O₄/CNTs復合正極材料的合成
            3.3.1.2 退火時間的影響
            3.3.1.3 退火溫度的影響
            3.3.1.4 碳包覆量的影響
        3.3.2 以高溫裂解碳為碳源合成LiMn₂O₄/C復合正極材料
            3.3.2.1 LiMn₂O₄/C材料的XRD表征
            3.3.2.2 LiMn₂O₄/C材料的SEM表征
            3.3.2.3 LiMn₂O₄/C材料的電化學性能表征
    3.4 小結
第四章 LiMn₂O₄的摻雜改性及性能研究
    4.1 材料的合成
    4.2 合成條件的優(yōu)化
        4.2.1 預燒溫度的確定
        4.2.2 燒結條件的影響
            4.2.2.1 燒結溫度的影響
            4.2.2.2 燒結時間的影響
    4.3 B摻雜尖晶石LiMn₂O₄的合成
        4.3.1 LiBxMn2-xO4的合成
        4.3.2 LiBxMn2-xO4的XRD表征
        4.3.3 LiBxMn2-xO4的SEM表征
        4.3.4 LiBxMn2-xO4的電化學性能表征
        4.3.5 LiBxMn2-xO4的交流阻抗測試
        4.3.6 LiBxMn2-xO4的循環(huán)伏安測試
    4.4 小結
第五章 結論
致謝
參考文獻
攻碩期間取得的科研成果



本文編號：3913925