LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料由于高比容量、環(huán)保、低成本及良好的安全性能而得到廣泛的研究,被認為是LiCoO2正極材料的代替者之一。其中,LiNi0.6Co0 2Mn0.2O2正極材料由于高Ni含量可以提供更高的容量,滿足對鋰離子電池更高容量的需求,成為最有前景的鋰離子正極材料之一。但是,該材料仍存在諸如循環(huán)穩(wěn)定性不好、倍率性能較差和陽離子混排較嚴重等缺陷,針對以上缺陷,該文采用共沉淀法制備Ni0.6Co0.2Mn0.2（OH）2前驅(qū)體,研究了不同合成條件對前驅(qū)體的形貌和粒徑分布的影響。以此為基礎(chǔ),將制備的前驅(qū)體煅燒成LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正極材料,研究煅燒溫度、制備條件對LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正極材料的結(jié)構(gòu)和性能影響。最后,采用Na+和Br-的共摻雜來改善該材料的晶體結(jié)構(gòu),提高材料的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。具體的內(nèi)容如下:以氫氧化鈉為沉淀劑,氨水為絡(luò)合劑,采用共沉淀法成功的合成了Ni0.6Co0.2Mn0.2（OH）2前驅(qū)體,研究了不同pH值、不同氨濃度、不同的進料速度及不同的進料時間對前驅(qū)體的形貌和粒徑分布的影響。結(jié)果表明,在pH=11,氨濃... 

【文章來源】：長沙理工大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２尖晶石ＬｉＭｎ２０４結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｉｎｅｌ?ＬｉＭｎ２〇４??

放電的容量，這個過程也會使Ｌｉ＋從正極材料的晶格中脫出嵌??回，相應(yīng)的電子則從外電路來回傳遞，以此保持整個反應(yīng)的電荷守恒。Ｍｎ４＋在材料中沒??有表現(xiàn)出電化學(xué)活性，所以不參與電化學(xué)反應(yīng)，但它可提高晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時降??低了正極材料的成本。由于ＬｉＮｉｏ．６Ｃｏａ２Ｍｎｏ．２Ｏ２正極材料兼顧了ＬｉＣｏ〇２、ＬｉＮｉＣｂ和ＬｉＭｎ〇２??三者的優(yōu)點，在電化學(xué)性能、生產(chǎn)成本和安全性等方面優(yōu)勢顯著，被認為是最有前景的??新型鋰離子電池正極材料。??？?〇?？?ＴＭ?Ｃ?Ｌｉ?，??圖１．３三元層狀材料結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗｅｌｌ－ｏｒｄｅｒｅｄ?Ｒ－３ｍ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１．４．１?ＬｉＮｉｏ．６Ｃｏｏ．２Ｍｎｏ．２Ｏ２?的容量衰減機理??ＬｉＮｉ〇．６Ｃ〇ａ；２Ｍｎａ２〇２（Ｎｉ２〇．５）屬于富鏡系的三元正極材料，由于Ｎｉ元素含量高，能??夠為材料帶來更多的放電比容量。但是也正是由于Ｎｉ元素含量高，Ｎｉ２＋與Ｌｉ＋半徑相似，??在充電過程中，Ｌｉ＋從正極脫出通過電解液嵌入負極，在材料的晶格中留下許多鋰位空穴，??此時，由于Ｎｉ２＋與Ｌｉ＋半徑相近，導(dǎo)致Ｎｉ２＋極易占據(jù)Ｌｉ位。在放電程中，由于Ｌｉ位被??Ｎｉ２＋占據(jù)，使Ｌｉ＋無法從負極嵌回到正極，造成了?Ｎｉ２＋與Ｌｉ＋的混排，進一步導(dǎo)致材料發(fā)??生由層狀相－尖晶石相－熔巖相的不可逆相變［４９＿５３］，最終導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)的坍塌，從而使得??材料容量的迅速衰減。另外，材料在充放電過程中由于電解液的腐蝕，導(dǎo)致正極材料隨??著充放電次數(shù)的增加，易在材料表面產(chǎn)生微孔及微裂紋，從而使得材料結(jié)構(gòu)的退化，造??成材料容量的

ＬｉＮｉａ６Ｃｏ〇．２Ｍｎａ２０２正??極材料進行表面包覆，結(jié)果表明，材料不僅在電化學(xué)性能上改善明顯，而且其熱穩(wěn)定性??能也得到了相應(yīng)的提升。??ａ）?＾??Ｉｄｅａｌ?ａｃｔｉｖｅ?ｍａｔｅｒｉａｌ?Ｐｒａｃｔｉｃａｌ?ａｃｔｉｖ＊?ｍａｔｅｒｉａｌ?（?ＣＱ，?）?＿＿?＾??■?ｖ?Ａｃｔｉｖｅ?ｍａｔｅｒｉａｌ??ＤＩ?Ｌｉ?ｓｐｅｃｉｅｓ?？?？?？?？?？??Ｒ３ｍ?ｐｈａｓｅ?ＮＫ）?ｐｈａｖｃ?ＳＥＩ?ｌａｙｅｒ??（＜－Ｂｕｌｋ）?（Ｓｕｒｆａｃｅ）??圖１．４表面鋰殘渣形成示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｒｅｓｉｄｕｅ?ｌｉｔｌｉｉｕｍ??１．５．２．３結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定??在ＬｉＮｉｏ．６Ｃｏｏ．２Ｍｎｏ．２Ｏ２三元材料的循環(huán)過程中，由于材料在充放電過程中存在著體積??膨脹收縮，不可逆相變的產(chǎn)生也伴隨著０從晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的流失，從而導(dǎo)致沿著初級粒??子的界面會產(chǎn)生微裂紋和微孔，微裂紋和微孔的產(chǎn)生導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的坍塌及材料性能的衰??減。其示意圖如圖１．５所示間。??針對材料的這一缺陷，Ｈｙｅｊｕｎｇ幻１１１等［６３］在材料的一次顆粒之間的表面形成了高Ｃｏ??含量的納米尺寸的尖晶石相。研宄結(jié)果表明，一方面，減少了材料在長循環(huán)過程中微裂??紋的產(chǎn)生，在截止電壓為４．４５Ｖ下，材料循環(huán)１５０次后容量的保持率高達８０％，遠超未做??８??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Facile Synthesis of Porous Zn–Sn–O Nanocubes and Their Electrochemical Performances[J]. Bo Li,Xiaomin Li,Jiantao Zai,Xuefeng Qian.  Nano-Micro Letters. 2016(02)



本文編號：3317488