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过锂三元复合材料作为锂电池正极材料的研究

作　者: 赖德聪
导　师: 朱伟
学　校: 重庆大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 正极材料共沉淀溶胶凝胶
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在过去的几十年里,有关锂电池正极材料的研究越来越多,并且也取得了丰硕的成果。现有研究主要集中制备什么样的正极材料和用什么样的方法制备正极材料两个方面。在这个领域的研究成果每年呈显著递增趋势,在理论上加深了人们对正极材料的了解,在工业上也为实际工作者提供了增大电池容量、改善电池性能、优化工艺等方面的指导和新思路。在以往的研究中,指出有多种材料可以作为锂电池的正极材料,本文针对于三元复合正极材料进行初步的探讨。本文通过大量的实验,取得主要研究成果如下:在对相关文献分析总结的基础上,构思本研究的初步框架,提出溶胶凝胶法和共沉淀法的实验方案;根据实验方案制备三元复合正极材料,组装成电池,用电池的容量对材料进行初步的表征;针对于共沉淀法制备正极材料,本文设计了正交实验,试图寻求共沉淀法的最优条件;根据实验分析结果,对以后进一步的研究提出初步展望。本研究得出的结论如下:本实验成功地制备了三元复合正极材料;组装成电池的容量约为240-260mAh/g;材料的充放电效率较高,稳定性较好。通过共沉淀法制备复合材料中的各个因素分析比较,得出的最佳条件选择为:体系pH=8.0,反应时间3h,陈化时间18h,煅烧时间7h ,煅烧温度为950℃。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-20
  1.1 引言  7-8
  1.2 锂电池的诞生与发展  8-9
  1.3 锂离子的基本原理  9-10
  1.4 锂离子电池的特点  10
  1.5 锂离子电池的研究现状  10-17
    1.5.1 正极材料  10-16
    1.5.2 锂离子电池负极材料  16
    1.5.3 电解液  16-17
    1.5.4 隔膜  17
    1.5.5 锂离子电池用其他材料  17
  1.6 镍钴锰三元复合正极材料的合成方法  17-19
    1.6.1 固相法  17-18
    1.6.2 络合物法  18
    1.6.3 溶胶凝胶法  18
    1.6.4 离子交换法  18
    1.6.5 共沉淀法  18
    1.6.6 其他方法  18-19
  1.7 选题依据和研究内容  19-20
2 实验  20-24
  2.1 主要的化学试剂  20
    2.1.1 溶胶凝胶法  20
    2.1.2 共沉淀法  20
  2.2 主要的实验设备  20-21
  2.3 实验的工艺流程图  21
  2.4 材料制备  21-22
    2.4.1 溶胶凝胶法  22
    2.4.2 共沉淀法  22
  2.5 实验电池的制备  22-23
  2.6 电化学测试  23-24
    2.6.1 循环伏安测试  23
    2.6.2 恒流充放电  23-24
3 共沉淀法制备目标材料  24-36
  3.1 沉淀剂的选择  24
  3.2 搅拌速度的选择  24-25
  3.3 体系 pH 对材料容量的影响  25-28
  3.4 反应温度对材料的影响  28-29
  3.5 其他因素的影响  29-34
    3.5.1 设计正交表  29-30
    3.5.2 结果及处理  30-33
    3.5.3 正交实验验证  33-34
  3.6 本章小结  34-36
4 三元复合材料的表征与讨论  36-46
  4.1 X 射线衍射分析  36-37
  4.2 不同充放电条件下材料性能的比较  37-40
    4.2.1 不同电压窗口下容量测试  37-38
    4.2.2 C 负极对材料充放电性能  38-39
    4.2.3 不同方法制备材料的充放电性能比较  39-40
  4.3 循环伏安测试  40-41
  4.4 循环性能及倍率对容量的影响  41-43
  4.5 材料形貌及粒径分析  43-44
  4.6 振实密度  44-45
  4.7 本章小结  45-46
5 结论与展望  46-48
  5.1 结论  46
  5.2 展望  46-48
致谢  48-49
参考文献  49-54
附录  54

过锂三元复合材料作为锂电池正极材料的研究

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