学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Li-Ni-Co-Mn系锂电池正极材料的制备及其电化学性能研究

作　者: 倪颖
导　师: 李洲鹏
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 锂离子电池 锂电池正极材料 合成方法 电化学性能
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 13次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


锂离子电池已经广泛的应用于便携式电子设备,研究人员集中研究大容量的电池应用于电动汽车和混合动力汽车,风电和光伏等储能领域。Li-Ni-Co-Mn-0正极材料被认为是一种很有前途的正极材料。与钴酸锂正极材料相比,层状的Li-Ni-Co-Mn-0正极材料有很多优势,比如成本优势、高的放电容量和好的安全性能等。本论文包括以下工作：(1)以LiOH+NH3· H20、 NaOH+NH3· H2O、(NH4)2C2O4+NH3· H20为沉淀剂,采用共沉淀法制备了Ni、Co、Mn三元共沉淀前驱体,再用传统水热法后处理,合成了锂离子层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。充放电实验结果表明：以LiOH+NH3·H2O为沉淀剂,且Li/Ni1/3Co1/3Mn1/3O2=5:1,水热反应180℃,4天条件下所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的电化学性能较好。在2.4-4.4V、0.1C倍率下,首次放电比容量达192.6mAh/g。在此基础上,采用共沉淀法制备了Li2MnO3与LiNi1/3Co1/33Mn1/3O2复合的锂离子电池正极材料。电化学测试结果表明,摩尔比为4：6,5：5,水热180℃,2天条件下,用Li2Mn03进行表面包覆后比未包覆材料的初期放电比容量略有降低,但是材料的循环性能有所提高。x=0.4的包覆材料,高温煅烧3h,5h的首次恒流(2.5-4.8V)放电比容量分别为210.4mAh/g和146.2mAh/g。20次循环后比容量分别为210. OmAh/g和129.2mAh/g。 x=0.5时,首次恒流放电比容量分别为189mAh/g和202.1mAh/g。20次循环后比容量分别为148.6mAh/g和147.7mAh/g;(2)采用草酸盐共沉淀法制备前驱体,传统高温固相烧结制备锂离子电池正极材料LiNi1/3/3Co1/3Mn1/302,经过Li7La3Zr2012进行表面修饰,显著提高材料循环性能的和倍率性能。通过X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)进行材料结构的表征并进行电化学性能测试。未经表面修饰的材料与经过Li7La3Zr2012表面修饰的材料在0.1C倍率下的首次放电容量相差不大。但经过Li7La3Zr2012表面修饰的材料的循环性能和倍率性能要比未经表面修饰的材料有明显提高；(3)以过渡金属乙酸盐和乙酸锂为原料,柠檬酸为螯合剂,通过溶胶-凝胶法结合微波高温煅烧法辅助制备了锂离子电池锰基富锂正极材料Li1.23Mn0.56Nio. i2Co0.0602,采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对所得样品的结构,形貌及电化学性能进行了表征。结果表明：微波烧结5min得到的层状Li1.23Mn0.56Ni0.12Co0.06O2材料颗粒均匀细小,并具有良好的电化学性能,在25℃下,以17mA/g电流密度充放电,2.0-4.8V电压范围内首次放电比容量高达251.5mAh/g,循环20次后放电比容量为215mAh/g,容量保持率为85.5%。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
目录  10-13
1 前言  13-14
2 文献综述  14-28
  2.1 锂离子电池简介  14-15
  2.2 锂离子电池的工作原理  15
  2.3 锂离子电池主要特点  15-16
  2.4 锂离子电池正极材料  16-22
    2.4.1 LiCoO_2  18
    2.4.2 LiNiO_2  18-19
    2.4.3 镍基LiNi_(1-x-y)Co_xMn_yO_2锂电池正极材料  19
    2.4.4 钴基LiCo_(1-x-y)Ni_xMn_yO_2锂电池正极材料  19
    2.4.5 锰基LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2锂电池正极材料  19-20
    2.4.6 层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)_2正极材料  20-22
  2.5 LI-NI-CO-MN系正极材料的合成方法  22-25
  2.6 锂电池正极材料的表征方法  25-26
    2.6.1 材料结构表征和成分分析  25-26
    2.6.2 扫描和透射电镜分析(SEM,TEM)  26
    2.6.3 电化学性能测试  26
  2.7 研究内容和研究方案  26-28
    2.7.1 研究内容  26-27
    2.7.2 研究方案  27
    2.7.3 结构表征及性能测试  27-28
3 实验试剂、仪器与方法  28-37
  3.1 实验药品  28-29
  3.2 主要实验仪器  29
  3.3 样品的制备  29-34
    3.3.1 样品的水热合成  29-32
    3.3.2 三元材料的高温固相合成  32-34
    3.3.3 Li_(1.23)Mn_(0.56)Ni_(0.12)Co_(0.06)O_2样品的微波高温合成  34
  3.4 材料性能测试  34-37
    3.4.1 材料的表征  34-35
    3.4.2 材料的电化学性能测试  35-37
4 LINI_(1/3)CO_(1/3)MN_(1/3)O_2及复合材料的水热合成、表征及其电化学性能  37-54
  4.1 前言  37-38
  4.2 样品结构表征分析  38-42
    4.2.1 不同沉淀剂水热合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的XRD谱图分析  38-39
    4.2.2 水热合成复合物材料xLi2MnO3·(1-x)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的XRD谱图分析  39-42
    4.2.3 不同沉淀剂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2形貌的影响  42
  4.3 样品电化学性能测试结果及分析  42-52
    4.3.1 不同沉淀剂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响  43-44
    4.3.2 水热合成体系中LiOH含量对所得产物LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响  44-45
    4.3.3 不同x值对复合xLi_2MnO_3·(1-x)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料电化学性能的影响  45-47
    4.3.4 不同高温煅烧时间对复合三元正极材料电化学性能的影响  47-48
    4.3.5 倍率性能的测试  48-49
    4.3.6 循环性能的测试  49-51
    4.3.7 循环伏安的测试分析  51-52
  4.4 小结  52-54
5. 高温固相合成LINI_(1/3)CO_(1/3)MN_(1/3)O_2及其表面修饰  54-63
  5.1 高温固相合成样品的XRD谱图分析  54-55
  5.2 高温固相合成样品的SEM图谱分析  55
  5.3 电化学性能测试结果及分析  55-62
    5.3.1 放电容量测试结果及分析  55-57
    5.3.2 充放电性能和循环性能的测试及分析  57-59
    5.3.3 样品的倍率性能测试分析  59-62
  5.4 小结  62-63
6 微波高温固相合成LI-NI-CO-MN-O及其电化学性能  63-76
  6.1 前言  63-66
    6.1.1 微波快速烧结法  63-65
    6.1.2 共沉淀法合成Li[Ni,Co,Mn]O_2前驱体  65-66
  6.2 结构表征与分析  66-69
    6.2.1 微波合成样品的XRD图谱分析  66-67
    6.2.2 微波合成样品的SEM图谱分析  67-68
    6.2.3 微波合成样品的元素成分(ICP)分析  68-69
  6.3 电化学测试结果及分析  69-75
    6.3.1 充放电性能测试结果及分析  69-73
    6.3.2 样品的循环伏安测试分析  73-74
    6.3.3 交流阻抗测试  74-75
  6.4 小结  75-76
7 结论  76-77
8 不足与展望  77-78
参考文献  78-83
作者简历  83
主要经历  83

相似论文

  1. 锂离子电池用多元Sn合金基碳复合材料的研究,TM912.9
  2. 锂离子电池硅碳负极材料的制备与性能研究,TM912.9
  3. 用于回收废旧锂离子电池中贵金属钴的螯合剂的合成及其性能研究,X76
  4. LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
  5. 锂离子电池电极材料黑磷与LiMn2O4的第一性原理研究,TM912
  6. 锂离子电池负极材料钛酸锂的改性及其电化学性能研究,TM912
  7. 新型Aza-BODIPY荧光染料的合成、表征及性能研究,TQ610.1
  8. 超级电容器不同孔结构分布的高比表面积活性炭电极材料的研究,TM53
  9. 硅基合金负极材料的制备及电化学性能的研究,TM912
  10. 新型锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3和Li[NixLi1/3-2x/3Mn2/3-x/3]O2的制备及其电化学性能研究,TM912
  11. 水热法制备锂离子电池正极材料LiNi0.9Co0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,TM912
  12. 酚醛树脂热解炭包覆石墨化针状焦用于锂离子电池负极材料的研究,TM912
  13. 化学活化石墨用于微生物燃料电池电极材料的研究,TM911.4
  14. 锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的合成与改性,TM912
  15. 非接触式锂离子电池充电电路的设计与实现,TM912
  16. 氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池低温性能的影响及其机理的研究,TM912
  17. Co源对SnCo/C负极材料结构和电性能的影响,TM912
  18. LiFePO4锂离子电池低温性能研究,TM912
  19. 水性粘结剂对石墨负极电化学性能的影响,TM912
  20. 锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的制备及性能研究,TM912
  21. 脉冲微波法制备燃料电池Pt-Fe/C合金催化剂及其催化性能研究,TM911.4

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
© 2012 www.xueweilunwen.com