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LiMn_(0.5-x)Ni_(0.5-x)Co_(2x)O_2电极材料的制备及电化学性能研究

作　者: 赵晓阳
导　师: 汤宏伟
学　校: 河南师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 沉淀方法 煅烧 LiMn0.5-xNi0.5-xCo2xO2
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着时代发展，能源问题成为当今社会的热点问题，锂离子电池作为新型能源，被越来越多的科研工作者所接收。传统锂离子电池的正极材料LiCoO2虽然有其高比容量的优点，但是Co元素的毒性和价格，限制了其进一步发展。层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料在容量上与LiCoO2相差不大，但其具有环境危害性小、价格低廉、安全可靠等一系列优点，使其成为现今锂离子电池正极领域的研究热点。更换Ni、Co、Mn三种元素的比值，可合成出性能不同的锂离子电池正极材料。本文通过使用氢氧化钠做沉淀剂，CoSO4·7H2O、NiSO4·6H2O、MnSO4·4H2O做原料，采用不同沉淀方式合成了前驱体Mn0.4Ni0.4Co0.2（OH）2，之后与LiOH·H2O在不同温度下煅烧，合成了具有电化学活性的正极材料LiMn0.4Ni0.4Co0.2O2。通过XRD、SEM对样品进行晶型、形貌分析，使用充放电测试仪对样品进行充放电性能研究，采用电化学工作站对样品进行循环伏安测试研究。系统的研究不同沉淀方式、不同温度、不同pH值对材料电化学性能的影响。结果表明，采用CoSO4溶液后续沉淀方式，经过800℃煅烧20h合成的材料电化学性能最优，以30mA/g的电流密度，在2.54.4V之间进行充放电性能测试，放电比容量达到169.7mAh/g。改变Ni、Co、Mn三种材料的比例，采用前面探究的沉淀方式，合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2与LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2材料，结果同样表明，两个材料均有良好的电化学性能。其中LiN0.3Co0.4Mn0.3O2材料以30mA/g的电流密度充放电时，放电比容量达到169.7mAh/g，10次循环，材料放电容量几乎不衰减，电化学性能优良。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 引言  10
  1.2 锂离子电池的工作原理  10-11
  1.3 锂离子电池正极材料  11-18
    1.3.1 锂锰氧化物正极材料  12-13
    1.3.2 锂钴氧化物正极材料  13-15
    1.3.3 锂镍氧化物正极材料  15-16
    1.3.4 钒锂材料  16-17
    1.3.5 铁锂材料  17-18
  1.4 LiNi_(0.5-X)Mn_(0.5-X)Co_(2X)O_2的研究进展  18-23
    1.4.1 LiNi_(0.5-X)Mn_(0.5-X)Co_(2X)O_2正极材料的出现  18-19
    1.4.2 LiNi_(0.5-X)Mn_(0.5-X)Co_(2X)O_2正极材料的结构及其特点  19-20
    1.4.3 LiNi_(0.5-X)Mn_(0.5-X)Co_(2X)O_2正极材料的制备方法  20-22
    1.4.4 LiNi_(0.5-X)Mn_(0.5-X)Co_(2X)O_2的改性研究  22-23
  1.5 本课题选题思路及研究内容  23-26
第二章 不同沉淀方式合成 LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其电化学性能研究  26-40
  2.1 实验部分  26-28
    2.1.1 实验试剂与仪器  26-28
    2.1.2 正极材料 LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的合成  28
    2.1.3 两种正极材料 LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的性能表征  28
    2.1.4 电化学性能测试  28
  2.2 结果与讨论  28-38
    2.2.1 煅烧温度对材料晶型的影响  28-31
    2.2.2 煅烧温度对样品形貌的影响  31-33
    2.2.3 不同温度下合成的样品的电化学性能  33-34
    2.2.4 材料的倍率性能研究  34-36
    2.2.5 不同方法合成的材料的循环性能  36-37
    2.2.6 材料的循环伏安图谱  37-38
  2.3 结论  38-40
第三章 络合剂对 LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2电化学性能的影响  40-50
  3.1 实验部分  40-41
    3.1.1 实验试剂与仪器  40
    3.1.2 正极材料 LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的合成  40-41
    3.1.3 两种正极材料 LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的性能表征  41
    3.1.4 电化学性能测试  41
  3.2 结果与讨论  41-47
    3.2.1 络合剂对 a、b 两种材料前驱体的影响  41-43
    3.2.2 沉淀时氨水对样品形貌的影响  43-44
    3.2.3 是否添加氨水合成的材料的电化学性能  44-45
    3.2.5 材料的循环寿命图  45-47
    3.2.6 材料的循环伏安图谱  47
  3.3 本章小结  47-50
第四章 Ni、Co、Mn 不同比例的三元材料的制备及电化学性能研究  50-58
  4.1 实验部分  50-52
    4.1.1 实验试剂与仪器  50-51
    4.1.2 正极材料 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及 LiNi_(0.3)Co_(0.4)Mn_(0.3)O_2的合成  51
    4.1.3 两种正极材料的性能表征  51
    4.1.4 电化学性能测试  51-52
  4.2 结果与讨论  52-56
    4.2.1 XRD 分析  52
    4.2.2 两种材料的形貌分析  52-53
    4.2.3 两种材料的放电曲线  53-54
    4.2.4 两种材料的循环寿命  54-55
    4.2.5 材料的循环伏安图谱  55-56
  4.3 本章小结  56-58
第五章 结论与展望  58-60
参考文献  60-72
致谢  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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