高性能儲能鋰離子電池正極材料低成本綠色制備技術的研究.pdf

1、目錄mmiAbstract……3m躲51.1研究背景51.2鋰離子屯池概述51.2.1鋰離子電池的發(fā)展51.2.2鋰離子屯池的特點61.2.3鋰離子電池的丨：作原理71.3鈕離子電池正極材料研究進展81.3.1層狀氧化物止極材枓LiM02(M=Co、Ni、Mn)91.3.2尖晶七‘增LiMn204正極材科111.3.3聚陰離子喂止:極材料LiFeP04121.3.4鎳鉆錳多元Ji合金屈氧化物li￡極材枓LiNi

2、xCoyMn202131.4富鈕二元止極材料的研究進展161.5本論文的研究0的、內(nèi)容及創(chuàng)新之處201.5.1研究0的201.5.2主耍內(nèi)容201.5.3創(chuàng)新之處21第二章實驗儀器和方法222.1實驗試劑222.2實驗儀器232.3實驗方法232.3.1共沉淀法232.3.21古丨相法242.4籾抖的物理性能灰址242.4.1X身寸線f行射.（XRayDiffractionXRD)242.4.2：)“：=

3、！描屯子顯微鏡（ScanningElectronMicroscopySEM)242.4.3離子耦合巧；離體原f發(fā)射光譜（ICPAAS)252.5材枓的電化學性能表征252.5.1扣式電池的紹裝252.5.2充放屯測試26弟—早共丨幾淀法制備Li[LiaK)NiQi33Coai33MnQ.53)]02及性〖炬Wf究273.1引言273.2實驗部分273.2.1前驅體的制備273.2.2層狀晶體結構止極材料Li[Li0.

4、2。Ni。.133C。。.133Mn。.S34]O2的制備273.2.3Al203包覆273.2.4材料的結構與表征283.2.5屯化學性能測試283.3結果與討論283.3.1XRD譜圖分析283.3.2SEM分析29復C1大學碩士學位論文摘要鋰離子電池是20世紀90年代發(fā)展起來的新型二次電池。正極材料在鋰離子電池充放電過程中提供正負極嵌鋰化合物往復嵌脫所需要的鋰，是鋰離子電池的重要組成部分。此外，由于TH極材料的

5、性能在很大程度上影響著電池的性能，并直接決定著電池成本的高低，因此研究和丌發(fā)高性能低成本的正極材料已經(jīng)成為鋰離子電池發(fā)展的關鍵所在。富鋰層狀氧化物正極材料與傳統(tǒng)的鋰離子電池iF.極材料相比，具有比容量高、環(huán)境友好、價格低廉等優(yōu)勢。本研究采用簡電的方法合成其有良好性能的富鋰層狀氧化物鋰電池正極材料Li[Lio.2。Niai33Coai33Mna534]02，考察了共沉丨疋法合成和固相法合成對材料形貌、電化學性能的影響，同時采用ai2O3對

6、材料進行表面包覆來提高其循環(huán)性能和穩(wěn)定性；考察了固相法合成中采用不同的金屬鹽為原料對材料結構、比容量和循環(huán)性能的影響；還研究了摻雜稀土元素釔(Y)替代材料Li[Li0.2QNiai33Co。.133Mn。.534]O2中的鈷（Co)從而降低材料的成本和減少對環(huán)境的影響，同時分別考察了不同的摻雜釔方法和不同的摻雜釔含量對最終產(chǎn)物的比容量、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率特性等屯化學性能的影響；最后還對共沉淀法產(chǎn)生的廢水組分進行分析，并通過改變反應物的比例

7、降低廢水中重金屈？為了含量，排除了山于重金屬存在會造成環(huán)境污染的可能性。研允結果表明，共沉丨疋法合成的lF.極初料Li[Lio.2oNio.133Coo.133Mno.534]O2為粒徑約10nm的類球形顆粒，貝.有典型的層狀氧化物結構，首次放電比容量為256.3mAhg經(jīng)Al203包覆，80次循環(huán)后放電比容量為245.0mAhg容量衰減率僅4.4%，說明材料具有高的比容量和循環(huán)壽命，Al203表面包覆對提高循環(huán)性能效果顯著。而固相法合

8、成的材料在形貌和電化學性能方面略遜于共沉淀法合成的，且受不同的金屈鹽原材料影響較大，采用乙酸鹽作為反應物得到的材料電化學性能更好。但固相法對設備要求簡單，操作步驟簡易，且不會產(chǎn)生廢液，更適合在工業(yè)化和大規(guī)模生產(chǎn)上的應用。摻雜稀土元素釔替代材料11的鈷對材料的比容量有很大程度的提高（大于310mAhg)而且采用共沉淀過程摻雜釔的效果要好于其他的摻雜釔方法，這是由于釔在與鎳、鈷、錳形成前驅體的過程中就參與反應，能更好地進入材料與其他元素形成