在高電壓正極材料中,尖晶石結(jié)構(gòu)的LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）由于工作電壓高（4.7 V）、理論比容量大(147 mAh g^-1),是一種具有很大應用潛力的正極材料。但是,在LNMO正極材料的發(fā)展中仍然有許多問題需要解決。首先,電極材料的電化學性能與材料的結(jié)構(gòu)完整性、粒徑大小、粒度分布、形貌等性質(zhì)密切相關(guān)。因此,如何設計有效的制備方法合成出純相、具有一定特殊形貌、且能夠有效促進鋰離子與電子遷移的LNMO正極材料,并將其應用于全電池的測試中,就成為本論文的研究重點之一。其次,LNMO在高電壓環(huán)境下工作會涉及多種表面化學問題,如不可逆的表面相變、過渡金屬溶解、Mn³⁺的姜-泰勒效應、電解質(zhì)氧化等問題。通過金屬氧化物、磷酸鹽、固態(tài)電解質(zhì)等包覆LNMO表面,可以避免正極材料直接暴露于電解液,從而有效的緩解上述問題。然而,使用傳統(tǒng)方法很難使包覆層均勻分布于LNMO電極表面。因此,設計先進的薄膜沉積技術(shù),制備出均勻且厚度可控的薄膜,包覆于LNMO表面;并探索包覆材料對LNMO表面... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：172 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

近期商業(yè)化的鋰離子電池正極材料的能量密度

Li 離子占據(jù) 8a位置，Ni 離子占據(jù) 4b，Mn 離子占據(jù) 12d位置，O離子占據(jù) 8c 和 24e 位置（如圖1-2 (b) 所示）。無序 Fd3m 和有序 P4332 兩種空間群結(jié)構(gòu)的形成主要取決于在制備過程中的退火溫度。在低于 700oC 時，主要形成的是 P4332 的有序空間群結(jié)構(gòu)，而溫度高于 800oC 時，主要形成的是 Fd3m 的無序空間群結(jié)構(gòu)[28-30]。

北京工業(yè)大學工學博士學位論文粒組成的。粗糙的顆粒表面和納米顆粒間的縫隙能夠促進電解液擴O 球體的內(nèi)部，從而有效的提升了 LNMO 的電化學性能。Chen 等[47]通過助法分別制備出了類球形的切角多面體 LNMO（LNMO-COh）和類球形 LNMO（LNMO-Oh）。LNMO-COh 和 LNMO-Oh樣品在常溫的電化學測oC）都表現(xiàn)出了穩(wěn)定的循環(huán)性能。而在 55oC 的高溫充放電測試中，L 樣品在 200 次充放電后容量保持率為 90%（如圖 1-3 (h) 所示）。而 LNM量卻快速衰減。這是由于具有八面體結(jié)構(gòu)的 LNMO-Oh樣品只具有(111)晶 LNMO-Coh 樣品中存在新的(110)晶面。(110)晶面與(111)晶面相比具有更擴散能力。因此，具有(110)晶面的 LNMO-Oh 樣品也具有比 LNMO-Coh的電化學性能。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Impact of Morphology of Conductive Agent and Anode Material on Lithium Storage Properties[J]. Xiaobing Zhang,Ji Ma,Kezheng Chen.  Nano-Micro Letters. 2015(04)



本文編號：3146564