本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池三元正極材料的制備、包覆和電化學(xué)性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前鋰離子電池正極材料LiCoO2仍占據(jù)市場主導(dǎo)地位。由于其具有毒性大、安全性差和成本較高等問題，研究者正致力于尋找可替代LiCoO2的新型正極材料。而三元復(fù)合LINil/3Col/3Mnl/3O2具有和LiCoO2的相似結(jié)構(gòu)，因自身安全性高，可逆容量高和低成本的優(yōu)勢，成為最可能的LiCoO2替代品。本文在最優(yōu)條件下采用共沉淀法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料，，并對其進(jìn)行包覆改性研究。 采用氫氧化物共沉淀法合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料，最佳制備工藝條件條件為：PH=11.0，氨水濃度0.5mol·L-1；材料煅燒條件為：Li/M＝1.05，空氣中200℃預(yù)燒3h,450℃預(yù)燒5h,之后900℃煅燒15h。此條件合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料在2.5~4.5V范圍內(nèi)以20mA·g-1的電流密度充放電，首次放電容量為183mAh·g-1，40次循環(huán)容量保持率為88.9%。,采用Y2O3對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2進(jìn)行包覆研究以改善其循環(huán)特性，通過SEM、 XRD、充放電測試等手段，考察了不同包覆量對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示包覆并沒有改變LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的結(jié)構(gòu);確定Y2O3包覆量以0.5wt%為最佳，隨著包覆量的增加，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的首次放電容量逐漸降低，在0.1C、2.5V~4.5V下，0.5wt%Y2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料的首次放電比容量為196.4mAh/g，40次循環(huán)后容量保持率為99.3%。 以商品化正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2為原料，采用共沉淀法選擇Y2O3、YPO4、Al2O3、AlPO4分別對LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2進(jìn)行包覆研究。X射線衍射分析結(jié)果顯示包覆0.5wt%Y2O3、0.25wt%YPO4、0.5wt%Al2O3、0.5wt%AlPO4后，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的層狀結(jié)構(gòu)良好、鎳鋰混排程度降低。以0.1C倍率循環(huán)50次后的放電容量分別為190.5mAh/g、185.9mAh/g、191.3mAh/g、196.1mAh/g，均高于未包覆材料的173.5mAh/g，容量保持率分別為98.9%、95.0%、99.1%、96.9%，均明顯高于未包覆材料的92.3%。 采用共沉淀-噴霧干燥法制備了鋰離子電池球形LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料,通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、充放電測試等手段，考察了氧氣流量、煅燒燒溫度、配鋰量和煅燒時(shí)間對材料性能的影響。通過TG、XRD、SEM和電化學(xué)測試對材料的晶體結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能進(jìn)行了測試和表征。結(jié)果表明材料具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，球形顆粒粒徑約10μm；在30℃下，2.5-4.3V循環(huán)，以20mA/g首次放電比容量達(dá)186.3mAh/g，循環(huán)50圈后容量保持率為84.1%。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 共沉淀法 共沉淀-噴霧干燥法 包覆 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 正極材料
【學(xué)位授予單位】：貴州師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM912;O611.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理及特點(diǎn)11-13
• 1.1.1 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理11-12
• 1.1.2 鋰離子電池的特點(diǎn)12-13
• 1.2 鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 層狀氧化物正極材料14-17
• 1.2.2 三元復(fù)合層狀氧化物 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O217-22
• 1.3 本文的選題意義和研究內(nèi)容22-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分24-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品24
• 2.2 電極的制備24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)儀器及使用方法25-27
• 2.3.1 氧氣氣氛下的高溫?zé)Y(jié)裝置25
• 2.3.2 X-射線粉末晶體衍射技術(shù)（XRD）25-26
• 2.3.3 熱分析26
• 2.3.4 掃描電子顯微技術(shù)（SEM）26-27
• 2.3.5 粒度分析27
• 2.4 材料的電化學(xué)表征27-31
• 2.4.1 電極制備27-28
• 2.4.2 電池組裝28-29
• 2.4.3 充放電性能測試29
• 2.4.4 交流阻抗測試（EIS）29-31
• 第三章 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2制備及性能表征、包覆改性31-36
• 3.1 正極材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制備31-32
• 3.2 結(jié)果與討論32-36
• 3.2.1 Y_2O_3包覆對 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正極材料結(jié)構(gòu)影響32-33
• 3.2.2 Y_2O_3包覆對 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正極材料形貌的影響33-34
• 3.2.3 Y_2O_3包覆對 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正極材料電化學(xué)性能影響34-36
• 第四章 商業(yè) LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正極材料的表面包覆改性研究36-68
• 4.1 Y_2O_3包覆正極材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_236-45
• 4.1.1 Y_2O_3包覆過程36-37
• 4.1.2 結(jié)果與討論37-45
• 4.2 YPO_4包覆正極材料 LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_22的研究45-52
• 4.2.1 YPO_4包覆過程45
• 4.2.2 結(jié)果與討論45-52
• 4.3 Al_2O_3包覆正極材料 LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_22的研究52-59
• 4.3.1 Al_2O_3包覆過程52-53
• 4.3.2 結(jié)果與討論53-59
• 4.4 AlPO_4包覆正極材料 LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的研究59-66
• 4.4.1 AlPO_4包覆過程59
• 4.4.2 結(jié)果與討論59-66
• 4.5 不同包覆材料對 LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的影響66-68
• 第五章 球形 LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正極材料的制備及其電化學(xué)性能68-84
• 5.1 材料制備68-69
• 5.2 前驅(qū)體的表征69-72
• 5.2.1 前驅(qū)體的 SEM 分析69-70
• 5.2.2 前驅(qū)體的 XRD 分析70
• 5.2.3 前驅(qū)體的粒度分析70-71
• 5.2.4 前驅(qū)體熱分析71-72
• 5.3 合成條件優(yōu)化72-80
• 5.3.1 燒結(jié)時(shí)氧氣流量對材料 LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的影響72-74
• 5.3.2 煅燒溫度對材料的影響74-76
• 5.3.3 鋰/金屬配比值對材料 LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的影響76-78
• 5.3.4 燒結(jié)時(shí)間對材料 LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的影響78-80
• 5.4 優(yōu)化條件下合成材料 LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2性能分析80-84
• 5.4.1 LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料的結(jié)構(gòu)分析80-81
• 5.4.2 LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的形貌分析81-82
• 5.3.3 LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料的電化學(xué)性能82-84
• 第六章 結(jié)論與展望84-86
• 6.1 結(jié)論84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表文章93-94
• 致謝94-95

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池三元正極材料的制備、包覆和電化學(xué)性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：341692