高電壓鋰離子電池正極材料lini0.5co0.2mn0.3o2的合成和改性研究

1、中圖分類號UDCTM91231碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼密級高電壓鋰離子電池正極材料10533LiNio5Coo2Mno302的合成和改性研究StudyonsynthesisandmodificationofLiNi05Coo2Mno302ashighvoltagecathodematerialforlithiumionbatteries作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：任苗苗冶金工程有色金屬冶金冶金與環(huán)境學(xué)

2、院李運(yùn)姣教授李華成高級工程師答辯委員會主席中南大學(xué)二O一四年五月高電壓鋰離子電池正極材料LiNio5Coo2Mno302的合成和改性研究摘要：LiNixCovMnl_x_y02三元材料因其具有較高放電比容量、出色的循環(huán)性能、良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是LiC002的最佳替代材料。然而，該材料存在壓實(shí)密度較低、安全性能不理想等問題，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。本文詳細(xì)考查了三元材料的研究進(jìn)展，并以LiNio5Coo2Mno302為研

3、究對象，采用共沉淀法合成Ni05Coo2Mno3(0H)2前驅(qū)體，再高溫固相法合成LiNio5Coo2Mno302正極材料并進(jìn)行鋁改性研究，對共沉淀過程的機(jī)理和相關(guān)工藝條件進(jìn)行了研究。(1)根據(jù)同時平衡和質(zhì)量守恒定律，針對Me2_NH3一OH‘一H20體系進(jìn)行熱力學(xué)分析，繪制了不同條件下溶液中l(wèi)g[Me2]TpH關(guān)系圖，分析了溶液中總氨水濃度和pH值對該平衡體系的影響，為共沉淀合成前驅(qū)體提供理論基礎(chǔ)?？紤]了pH值、氨水濃度、反應(yīng)時間等對

4、前驅(qū)體的物理和化學(xué)性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)：以氨水溶液為底液，控制體系pH為110，氨水濃度為O5molL～，反應(yīng)時間為60h，可得到形貌較好、振實(shí)密度為2019cm。3的Ni05Coo2Mno3(0H)2前驅(qū)體；(2)將購置的前驅(qū)體以及前驅(qū)體和碳酸鋰的混合物分別進(jìn)行熱處理，研究其在熱處理過程中的結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，前驅(qū)體結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了由Me(OH)2一NiCoOOH_Mnmi，Co)204的轉(zhuǎn)變過程；而前驅(qū)體與碳酸鋰的混合物則經(jīng)歷了由兩相混合

5、物_三元材料Li2C03_三元材料的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程。(3)以Ni05Coo2Mn03(0H)2為前驅(qū)體，采用高溫固相法制備得LiNio5Coo2Mno302正極材料，詳細(xì)考察了熱處理方式、熱處理溫度、反應(yīng)時間、鋰配比等條件對正極材料性能的影響，從而獲得最佳工藝條件：低溫500℃保溫5h，高溫900℃保溫10h，鋰配比106。對所制備的LiNi05Co∞Mn0302材料進(jìn)行電化學(xué)性能檢測，在O5C、30—44V下充放電，材料的首次放電比容量