目前,電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)存在的主要矛盾是消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的續(xù)航里程需要和動(dòng)力電池能量密度較低之間的矛盾,而動(dòng)力電池能量密度受限的根本原因是商業(yè)化的鋰離子電池中正負(fù)極材料的本征能量密度較低。本論文首選鋰離子電池含鋰態(tài)正極材料中能量密度最高、制備方法簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉的錳基富鋰相材料αLi2MnO3·（1-α）LiM02（M=Mn,Co,Ni）作為研究對(duì)象,通過(guò)表面包覆、離子摻雜以及材料復(fù)合等策略針對(duì)富鋰相材料存在的首次庫(kù)倫效率低、循環(huán)中電壓降、循環(huán)/倍率性能差以及高低溫性能差等關(guān)鍵性科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行改性研究,為錳基富鋰相正極材料能夠在下一代高能量密度鋰離子電池儲(chǔ)能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)參考。論文的第一章首先介紹了鋰離子電池誕生的時(shí)代背景和鋰離子電池的工作原理,接著對(duì)幾種重要的正極材料和負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)以及改性策略進(jìn)行了扼要的綜述,最后確定了本論文的選題背景以及研究?jī)?nèi)容。第二章總結(jié)了實(shí)驗(yàn)中用到的藥品和實(shí)驗(yàn)儀器,介紹了鋰離子電池組裝以及電化學(xué)性能測(cè)試的方法。第三章通過(guò)γ-MnO2前驅(qū)體法輔以固相燒結(jié)制備了富鋰相正極材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2,探索了富鋰相表面殘鋰的成分,并采用Ni/M... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：183 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１鋰離子電池工作原理示意圖［２］??以ＬｉＭ＿Ｆｅ〇．７Ｐ〇４和Ｌｉ４Ｔｉ５０１２（ＬＴ０）作為正負(fù)極材料組成電池，即（－）ＬＴＯ?Ｉ??ＬｉＰＦ－ＤＭＣ＋ＥＣＬｉＭｎＦｅ．Ｐ〇＋

＾ｍ?＂？?＇■?”，??ｆｉ??０?．?ＬＦＰ：ＬｉＦｃＦ〇４?％??＾?０?ＬＮＭＯｃＵＮｉ?衫?ＭｎＬ５０４?ｙｒＰ??—?ＬＭＯ：?ＬｉＭｎ２０４??（０?Ｏ??至?ＬＣＯ：ＬｉＣｏ０２??０?ＮＣＭ：?ＵＮｉｘＣ〇ｙｌＶｌｎ２０２??２?１?＇?ＮＣＡ；?ＬｉＮｉｊＣＯｙＡｉＰｚ??Ｌｉ－ｒｉｃｈ：?ａＵＭｎ０３?（ｌ－ａＪＬｉＮ＾ＣＯｊＭ＾Ｏｊ??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｓｐｅｃｉｆｃ?Ｃａｐａｃｉｔｙ?（ｍＡｈ?ｇ?）??圖１．２常見(jiàn)的幾種正極材料的工作電壓和比容量［３］??ｌ．３．１橄欖石型ＬｉＦｅＰ０４材料??“鋰電之父”Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ的課題組在１９９７年首次合成了橄欖石型ＬｉＦｅＰＣＵ??（ＬＦＰ），并證明了其結(jié)構(gòu)中的鋰離子可以反復(fù)脫嵌（圖１．３）［４］。ＬＦＰ的晶體結(jié)構(gòu)??為四面體的Ｐ０４和八面體的Ｆｅ０６構(gòu)成的橄欖石結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于Ｐｎｍａ空間群。結(jié)??構(gòu)中的Ｌｉ＋處在四面體和八面體圍成的空隙中，因而Ｌｉ＋的擴(kuò)散通道為一維通道??［５，?６］。憑借著較強(qiáng)的Ｐ－０共價(jià)鍵，聚陰離子（Ｐ０４）３？能夠保證橄欖石結(jié)構(gòu)在脫嵌??鋰離子的過(guò)程中保持穩(wěn)定，從而保證ＬＦＰ擁有出色的熱穩(wěn)定性和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性??ｍ。??ＬＦＰ的理論比容量約為１７０?ｍＡ?ｈ?ｇ－１，對(duì)電極為鋰片時(shí)的放電平臺(tái)電壓為??３．４?Ｖ，對(duì)應(yīng)的能量密度約為５７８?Ｗｈ?ｋｇ＇較低的能量密度一定程度上限制了其??在動(dòng)力電池應(yīng)用上的進(jìn)一步發(fā)展。另外，ＬＦＰ材料還具有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)，一??是材料體相的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)很低（？ＨＴ９?ｃｍ２?Ｗ），二是材料的電子導(dǎo)電性很差??（電導(dǎo)率？ｌ〇－９Ｓ?ｃｎｒ

?第一章緒論???系數(shù)，通常將ＬＦＰ制備成納米級(jí)或具有多孔結(jié)構(gòu)的顆粒來(lái)縮短鋰離子的擴(kuò)散距??離［８－１０］。另一方面，為了改善ＬＦＰ的導(dǎo)電性，科研人員主要采用了碳包覆、??固體電解質(zhì)包覆、金屬基包覆、金屬氧化物包覆、導(dǎo)電聚合物包覆等改性策略??［１１－１８］。此外，采用不同離子分別對(duì)ＬｉＦｅＰ〇４晶格中的Ｌｉ位、Ｆｅ位、０位進(jìn)行??摻雜也被用來(lái)提高它的倍率性能，例如，Ｎａ、Ｋ、Ｎｂ摻雜到Ｌｉ位［１９－２１］，Ｃｒ、??Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ摻雜到Ｆｅ位［２２－２５］，Ｆ、Ｃｌ摻雜到０位［２６，?２７］等。其中，Ｌｉ位和??０位摻雜主要是通過(guò)提高鋰離子電導(dǎo)率來(lái)提高倍率性能，而Ｆｅ位摻雜是通過(guò)提??高材料電子導(dǎo)電性來(lái)改善倍率性能。??魯?？?？?？?？??？ＦｐＱ??圖１．３橄欖石型ＬｉＦｅＰ０４的結(jié)構(gòu)示意圖［４］??當(dāng)ＬｉＦｅＰ０４中的Ｆｅ２＋被Ｍｎ２＋取代成為ＬｉＭｎＰ〇４?（ＬＭＰ）時(shí)，它的放電平臺(tái)電??壓可以提升至４．１?Ｖ?（ｖｓ．?Ｌｉ／Ｌｉ＋），同時(shí)能量密度也增加到了?７００?Ｗｈ?ｋｇ－１左右，??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Room temperature operation of all-solid-state battery using a closo-type complex hydride solid electrolyte and a LiCoO2 cathode by interfacial modification[J]. Sangryun Kim,Kentaro Harada,Naoki Toyama,Hiroyuki Oguchi,Kazuaki Kisu,Shin-ichi Orimo.  Journal of Energy Chemistry. 2020(04)
[2]富鋰相@五氧化二鉻復(fù)合正極和鋰鈦氧負(fù)極匹配的具有可控庫(kù)侖效率新型鋰離子電池（英文）[J]. 丁翔,鄒邦坤,李禹宣,賀曉東,廖家英,唐仲豐,邵宇,陳春華.  Science China Materials. 2017(09)
[3]提高富鋰低鈷的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08-xAlxO2（0≤x≤0.08）正極材料的電化學(xué)性能（英文）[J]. 伊廷鋒,韓嘯,楊雙瑗,朱彥榮.  Science China Materials. 2016(08)
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