層狀nimn固溶鎳基正極材料lini0.7mn0.3o2的制備與改性研究

1、 分類號(hào)： 密 級(jí)： U D C： 學(xué) 號(hào)： 碩士學(xué)位論文 2015 年 6 月 4 日 層狀 層狀 Ni-Mn 固溶鎳基正極材料 固溶鎳基正極材料 LiNi0.7Mn0.3O2的制備 制備與改性 與改性研究 研究 Study on preparation and modification of layered Ni-Mn solid solution nickel based LiNi0.7Mn0.3O2 cathode m

2、aterial 學(xué) 位 類 別：______ 工程碩士________ 作 者 姓 名： 陳 鵬 學(xué) 科、專 業(yè)： 材料工程 指 導(dǎo) 教 師： 鐘盛文、姚文俐 研 究 方 向： 鋰離子電池及其材料 江西理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘 要 I 摘 要 鎳錳固溶鎳基正極材料憑借其高比容量及價(jià)格低廉已成為鋰離子電池領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的正極材料之一，

3、但其存在制備困難，循環(huán)性能差，倍率性能低等問(wèn)題。本論文通過(guò)共沉淀-高溫固相法制備出正極材料LiNi0.7Mn0.3O2，并對(duì)其摻雜Al3+、Co3+，優(yōu)化其合成工藝，改善其性能。借助X-射線衍射（XRD），掃描電鏡（SEM），X-射線光電子能譜（XPS），電化學(xué)測(cè)試等手段對(duì)LiNi0.7Mn0.3O2晶體結(jié)構(gòu)，形貌特征，元素價(jià)態(tài)，電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析。論文工作主要分為以下幾個(gè)方面： （ 1 ） 研 究 表 明 ， 在 Li/(Ni+M

4、n) 配 比 為 1.10 ， 氧 氣 ， 820 ℃ 燒 結(jié) 15 h 合 成 的LiNi0.7Mn0.3O2具有典型的α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)，顆粒形貌呈類球形且分布均勻；XPS數(shù)據(jù)表明，LiNi0.7Mn0.3O2中的Ni主要以+3價(jià)形態(tài)存在，Mn主要以+4價(jià)形態(tài)存在。室溫條件下，在2.75~4.2 V電壓范圍內(nèi)，以0.2 C倍率充放電，首次放電比容量高達(dá)161.6 mAh g-1，100次循環(huán)后仍有97.4%的容量保持率。盡管

5、在2.75~4.35 V電壓范圍內(nèi)，LiNi0.7Mn0.3O2可擁有高達(dá)190 mAh g-1 放電比容量，但70次循環(huán)后出現(xiàn)明顯的衰減現(xiàn)象。 （2）液相與固相法對(duì)LiNi0.7Mn0.3O2的摻雜Al3+的效果并不顯著，一定程度上減小了鋰鎳混排程度，提高了材料的循環(huán)性能，但材料的比容量有些損失。 （3）通過(guò)摻雜Co3+，制備出LiNi0.7CoxMn0.3-xO2正極材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，摻雜后的正極材料仍具有典型α-NaFeO2型層

6、狀結(jié)構(gòu)，有效地改善了電極材料在2.75~4.35 V電壓范圍內(nèi)的循環(huán)容量，倍率和低溫性能。當(dāng)鈷摻雜量為15 %時(shí)，室溫條件下，在2.75~4.35 V電壓范圍內(nèi)，以0.2 C倍率充放電，首次放電比容量高達(dá)189.8 mAh g-1，100次循環(huán)后的容量保持率高達(dá)97.2 %，6 C倍率放電比容量超過(guò)140 mAh g-1，-20 ℃的低溫放電效率也高達(dá)77.9 %。 關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：Ni-Mn 固溶體；LiNi0.7Mn0.3O2；摻