層狀結(jié)構(gòu)富鋰正極材料相較于其他所有正極材料而言,擁有極高的比能量,從首次被發(fā)現(xiàn)至今,一直處于人們的廣泛關(guān)注之下。然而,該材料的實際應(yīng)用仍然面臨幾個巨大的挑戰(zhàn),包括電壓衰退、較大的首次不可逆放電容量、低倍率性能以及有限的循環(huán)壽命。為了加快富鋰材料的商業(yè)化進程,研究者們就其存在的缺陷展開了一系列的改善研究工作。本論文運用水熱法合成富鋰正極材料0.4Li2MnO3· 0.6LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2（Li1.4Mn6Ni0.2Co0.2O2.4）,優(yōu)化了其合成工藝。為進一步改善材料的綜合性能,本文繼續(xù)在材料結(jié)構(gòu)設(shè)計以及材料表面修飾等方面展開了系統(tǒng)的研究。論文主要研究內(nèi)容如下:1.首先采用水熱法合成球形碳酸鹽前驅(qū)體Mn0.6Ni0.2Co0.2CO3,運用多種測試手段來表征合成的目標(biāo)產(chǎn)物。而后,研究了配鋰量和鋰化溫度對富鋰材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。得出當(dāng)摩爾比Li/TM（TM為總的過渡金屬元素）=1.45,煅燒溫度在750-850 ℃之間時,能夠制備出結(jié)晶度理想以及電化學(xué)性能突出的材料:（1）其中鋰化溫度為750℃時材料的首次放電容量最高,0.1 C倍率下（1 C=200 mA... 

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池簡介
        1.2.1 鋰離子電池結(jié)構(gòu)
        1.2.2 鋰離子電池工作原理
        1.2.3 鋰離子電池特點
        1.2.4 鋰離子電池發(fā)展歷程與發(fā)展趨勢
    1.3 鋰離子電池正極材料研究現(xiàn)狀
        1.3.1 層狀結(jié)構(gòu)LiMO_2 (M=Mn、Co、Ni等金屬)
        1.3.2 尖晶石型正極材料
        1.3.3 聚陰離子型正極材料
    1.4 富鋰正極材料研究概述
        1.4.1 富鋰正極材料結(jié)構(gòu)
        1.4.2 富鋰材料高容量機制
        1.4.3 富鋰材料充放電過程的結(jié)構(gòu)演變與電壓衰機制
        1.4.4 富鋰正極材料的改性研究
    1.5 本論文的研究意義及主要研究內(nèi)容
第2章 實驗方法
    2.1 實驗原料與實驗儀器
        2.1.1 主要實驗原料
        2.1.2 主要實驗儀器
    2.2 材料的物理化學(xué)性質(zhì)表征
        2.2.1 X-射線衍射(XRD)分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)研究
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)研究
        2.2.4 X-射線光電子能譜(XPS)分析
        2.2.5 元素分析
        2.2.6 傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FTIR)
        2.2.7 振實密度測試
        2.2.8 比表面積測試(BET)
        2.2.9 原子吸收分光光度法(AAS)
        2.2.10 能量色散X射線譜(EDS)
        2.2.11 熱重分析
    2.3 材料的電化學(xué)性能測試
        2.3.1 電極極片的制作
        2.3.2 扣式鋰離子電池的組裝
        2.3.3 電池的充放電測試
        2.3.4 電化學(xué)阻抗(EIS)測試
        2.3.5 循環(huán)伏安(CV)測試
        2.3.6 恒電流間歇滴定(GITT)測試
第3章 水熱法合成球形富鋰正極材料Li_(1.4)Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_(2.4)與工藝優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 (Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2))CO_3前驅(qū)體的合成
        3.2.2 富鋰正極材料Li_(1.4)Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_(2.4)的合成
    3.3 前驅(qū)體(Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2))CO_3的表征
        3.3.1 SEM分析
        3.3.2 前驅(qū)體(Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2))CO_3的XRD分析
        3.3.3 前驅(qū)體(Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2))CO_3的成分分析
        3.3.4 前驅(qū)體(Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2))CO_3的熱分析
    3.4 富鋰正極材料Li_(1.4)Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_(2.4)的合成工藝優(yōu)化及表征
        3.4.1 不同配鋰量對Li_(1.4)Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_(2.4)性能的影響及表征
        3.4.2 不同鋰化溫度對Li_(1.4)Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_(2.4)性能的影響及表征
    3.5 本章小結(jié)
第4章 三元自模板法合成空洞微納結(jié)構(gòu)球形富鋰正極材料Li_(1.4)Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_(2.4)
    4.1 引言
    4.2 三元自模板法合成空洞結(jié)構(gòu)富鋰正極材料的過程及表征
        4.2.1 碳酸鹽前驅(qū)體以及微納結(jié)構(gòu)富鋰球形富鋰材料的制備
        4.2.2 前驅(qū)體物理性質(zhì)表征
        4.2.3 鋰化后的富鋰材料形貌與結(jié)構(gòu)表征
    4.3 本章小結(jié)
第5章 構(gòu)筑具有穩(wěn)定異質(zhì)結(jié)構(gòu)表面的富鋰正極材料
    5.1 引言
    5.2 具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)表面的富鋰正極材料的合成及表征
        5.2.1 碳酸鹽前驅(qū)體以及對應(yīng)的球形富鋰富鋰材料的制備
        5.2.2 設(shè)計方案可行性探究
        5.2.3 前驅(qū)體的表征
        5.2.4 表面異質(zhì)結(jié)構(gòu)富鋰材料的結(jié)構(gòu)分析
        5.2.5 電化學(xué)性能分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
科研成果
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]新能源汽車 競相跨入“戰(zhàn)國時代”[J]. 王占鋒.  企業(yè)觀察家. 2018(01)
[2]淺談鋰離子電池正極材料[J]. 鐘子浩.  中國新通信. 2018(01)
[3]鋰離子電池正極材料LiNiO2的研究進展[J]. 高原,顧大明,史鵬飛.  電池. 2005(06)
[4]鋰離子電池正極材料的研究進展[J]. 賀慧,程璇,張穎,楊勇.  功能材料. 2004(06)



本文編號：3726367