金屬氧化物表面修飾的三元正極材料的制備與表征.pdf

1、與其他電池相比，鋰離子電池具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)和綠色安全等優(yōu)點(diǎn)，而改善鋰離子電池性能的關(guān)鍵是研發(fā)合適的正極材料。本論文主要研究采用單層和雙層金屬氧化物包覆三元材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)，探索氧化物種類、包覆比例、層數(shù)等對(duì)材料的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能的影響。
　　在論文的第一章研究中，我們簡(jiǎn)單介紹了化學(xué)電源與鋰離子電池的發(fā)展，鋰離子電池的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及應(yīng)用前景。從電池正極材料具體到層

2、狀材料中的三元材料，重點(diǎn)論述了三元材料的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、反應(yīng)機(jī)理以及表面修飾改性的研究綜述。
　　在第二章中，介紹了本論文中使用的實(shí)驗(yàn)試劑和主要實(shí)驗(yàn)儀器，簡(jiǎn)單描述了論文中鋰離子半電池的制備工藝流程及相關(guān)性能表征方法。
　　在第三章的研究中，我們采用不同價(jià)態(tài)的金屬氧化物對(duì)NCM材料進(jìn)行單層表面包覆。對(duì)于金屬氧化物的種類，主要考察惰性金屬氧化物:MgO、Al2O3、TiO2、ZrO2、Li2TiO3、Nb2O5、Ta2O5、MoO3

3、。研究了從+2價(jià)到+6價(jià)不同價(jià)態(tài)和包覆比例的金屬氧化物對(duì)于NCM材料結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)1wt％ nanoAl2O3、1wt％ZrO2和1mol％Li2TiO3包覆的材料表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)和倍率性能。在2.5-4.3V，0.1C倍率下三種包覆材料的首次放電比容量分別是170、171.7和171.1mAh/g，在0.5C循環(huán)100次以后容量分別是140、148.3和143mAh/g，容量保持率分別是87.8％、87.6％和88.

4、2％，而未包覆的參比樣只有80.7％。
　　在第四章的研究中，我們選擇以上三種材料進(jìn)行不同材料和包覆順序的組合，采用雙層或者多層包覆，考察了不同組合的金屬氧化物包覆對(duì)于NCM材料電化學(xué)性能的影響。與單層包覆相比，雙層或者多層包覆有再次修飾NCM表面的作用，使包覆層更加均勻。研究發(fā)現(xiàn)0.5mol％Li2TiO3-0.5mol％Li2TiO3包覆材料具有最佳的電化學(xué)性能，EDS結(jié)果表明雙層包覆更均勻光滑。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示雙層0.5