本文關(guān)鍵詞：高鎳三元鋰離子電池正極材料的合成與性能研究

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【摘要】：層狀鎳鈷錳酸鋰復(fù)合材料具備三元協(xié)同效應(yīng),綜合了鎳酸鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰幾種材料的優(yōu)點(diǎn),其中高鎳三元材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2因其放電比容量高而受到廣泛關(guān)注。本文首先對碳酸鹽共沉淀法和氫氧化物共沉淀法制備的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料進(jìn)行各種性能的對比,在此基礎(chǔ)上對碳酸鹽共沉淀法進(jìn)行工藝條件的優(yōu)化,并針對高鎳材料容量衰退較快的問題,對其進(jìn)行AlF3包覆改性研究。分別采用碳酸鹽共沉淀法和氫氧化物共沉淀法兩種方法制備了高鎳三元材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2,對制備工藝條件及材料的物理化學(xué)性能和電化學(xué)性能進(jìn)行了分析對比。結(jié)果表明:雖然碳酸鹽共沉淀法比氫氧化物共沉淀法制備工藝簡單,但采用此法制備的材料形貌較差、振實(shí)密度較低、放電比容量偏低,因此需要對其工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。針對碳酸鹽共沉淀法制備材料的缺點(diǎn),分別以不同加料方式、不同沉淀劑、不同鋰源、不同煅燒制度、是否水洗等工藝條件為考察因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。利用程序控制恒流充放電測試系統(tǒng),結(jié)合XRD、SEM等表征手段,系統(tǒng)研究了合成工藝對材料形貌、結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能的影響,并確定最優(yōu)條件為:采用并流的加料方式,摩爾比為1:1的Na2CO3+NH4HCO3混合溶液為沉淀劑,LiOH·H2O為鋰源,兩步煅燒制度,最后水洗烘干。制得的高鎳材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2電化學(xué)性能優(yōu)良,0.2C首次放電比容量達(dá)到188.6mAh·g-1,1C下循環(huán)50次后的容量保持率為55.7%。針對高鎳材料循環(huán)性能較差的缺點(diǎn),對其進(jìn)行了表面包覆AlF3的研究。結(jié)果表明:包覆Al F3不會(huì)改變?nèi)牧系膶訝罱Y(jié)構(gòu)。此外,雖然包覆AlF3使材料的首次放電比容量稍有降低,但循環(huán)性能得到明顯改善。其中AlF3包覆量為2wt.%時(shí)包覆效果最好,1C下循環(huán)50次后的容量保持率高達(dá)68.2%,較未包覆樣品提高了12.6%。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 高鎳三元材料 共沉淀法 包覆改性 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 符號(hào)說明11-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 三元正極材料簡介12-17
• 1.1.1 三元正極材料的發(fā)展和研究現(xiàn)狀12-14
• 1.1.2 三元正極材料的特點(diǎn)14-15
• 1.1.3 三元正極材料的合成方法15-16
• 1.1.4 三元正極材料的改性研究16-17
• 1.2 LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的介紹17-20
• 1.2.1 LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的特點(diǎn)18-19
• 1.2.2 LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的研究現(xiàn)狀及存在的問題19-20
• 1.3 本論文的選題背景和研究內(nèi)容20-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分22-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)的主要原料及儀器22-23
• 2.2 材料物理化學(xué)性能表征23-24
• 2.2.1 激光粒度分析23
• 2.2.2 振實(shí)密度測試23-24
• 2.2.3 pH值測試24
• 2.2.4 X射線衍射（XRD）24
• 2.2.5 掃描電鏡（SEM）24
• 2.3 材料的電化學(xué)性能測試24-26
• 2.3.1 極片的制備及扣式電池的組裝24
• 2.3.2 電化學(xué)性能測試24-26
• 第三章 兩種方法制備的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料性能對比26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 樣品的制備26-28
• 3.3 兩種方法制備的前驅(qū)體和三元材料的對比28-32
• 3.3.1 前驅(qū)體和三元材料的SEM分析28-29
• 3.3.2 前驅(qū)體和三元材料的振實(shí)密度對比29
• 3.3.3 三元材料的粒徑對比29-30
• 3.3.4 三元材料的pH值對比30
• 3.3.5 三元材料的XRD分析30-31
• 3.3.6 三元材料的電化學(xué)性能對比31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-34
• 第四章 碳酸鹽共沉淀法制備LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2工藝的優(yōu)化34-54
• 4.1 引言34
• 4.2 不同加料方式的影響34-37
• 4.2.1 不同加料方式對前驅(qū)體形貌和粒徑的影響35-36
• 4.2.2 不同加料方式對三元材料晶體結(jié)構(gòu)的影響36
• 4.2.3 不同加料方式對三元材料電化學(xué)性能的影響36-37
• 4.3 不同沉淀劑的影響37-41
• 4.3.1 不同沉淀劑對前驅(qū)體晶體結(jié)構(gòu)的影響38-39
• 4.3.2 不同沉淀劑對前驅(qū)體形貌的影響39
• 4.3.3 不同沉淀劑對三元材料晶體結(jié)構(gòu)的影響39-40
• 4.3.4 不同沉淀劑對三元材料電化學(xué)性能的影響40-41
• 4.4 不同鋰源的影響41-44
• 4.4.1 不同鋰源對三元材料粒徑和振實(shí)密度的影響41-42
• 4.4.2 不同鋰源對三元材料晶體結(jié)構(gòu)的影響42-43
• 4.4.3 不同鋰源對三元材料電化學(xué)性能的影響43-44
• 4.5 不同煅燒制度的影響44-47
• 4.5.1 不同煅燒制度對三元材料粒徑和振實(shí)密度的影響44-45
• 4.5.2 不同煅燒制度對三元材料形貌的影響45
• 4.5.3 不同煅燒制度對三元材料晶體結(jié)構(gòu)的影響45-46
• 4.5.4 不同煅燒制度對三元材料的電化學(xué)性能的影響46-47
• 4.6 水洗的影響47-50
• 4.6.1 水洗對三元材料pH值的影響48
• 4.6.2 水洗對三元材料形貌的影響48-49
• 4.6.3 水洗對三元材料電化學(xué)性能的影響49-50
• 4.7 最優(yōu)條件下制備的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料的性能表征50-53
• 4.7.1 最優(yōu)條件下制備的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料的物理化學(xué)性能50-51
• 4.7.2 最優(yōu)條件下制備的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料的電化學(xué)性能51-53
• 4.8 本章小結(jié)53-54
• 第五章 AlF_3包覆對LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響54-60
• 5.1 引言54
• 5.2 AlF_3包覆54-58
• 5.2.1 AlF_3包覆三元材料的SEM分析54-56
• 5.2.2 AlF_3包覆三元材料的XRD分析56-57
• 5.2.3 AlF_3包覆三元材料的電化學(xué)性能分析57-58
• 5.3 本章小結(jié)58-60
• 第六章 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67

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本文編號(hào)：906862