微量CNTs包覆对LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 正极材料电化学性能的影响
发布时间：2021-03-03 06:29
利用高温固相法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,通过混酸处理和离心过滤CNTs以得到单壁碳纳米管（SWCNTs）,再添加分散剂二甲基甲酰胺（DMF）后与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2混合,利用超声分散与喷雾干燥法将不同量的CNTs均匀包覆在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的表面。CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料通过SEM、XRD以及电化学测试系统进行表征和测试。结果表明CNTs包覆量为0.5%（质量分数）的CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料性能最佳。在0.1,5 C下的...
【文章来源】：材料工程. 2020,48(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料制备工艺图
复合材料循环100 次后的Nyquist图
图2是样品通过XRD测试所得到的X射线衍射图谱,通过拟合计算晶胞参数(见表1),可以得出各个样品都具有较大的晶格常数c/a值,也表示了层状结构较为明显,且不同CNTs包覆量的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2都具有良好的α-NaFeO2层状结构;且CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料的(108/110),(006/102)这两组峰分裂明显,结构较完整。阳离子的混排程度用R=I(003)/I(104)的峰强比来表示,比值R越大混排程度越低。研究表明:R≥1.2时,其混排程度较低[18-19]。通过拟合计算晶胞参数得到表1中的R值,可以观察到包覆CNTs的复合材料的R值都高达1.4,说明通过CNTs包覆一定程度上降低了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的混排程度。包覆量为0.5%的CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料的I(003)/I(104)峰强比值在这六组中最大,混排程度最低,而且CNTs的加入并不影响LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2结构。CNTs具有独特的管状结构以及和球型LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2形成的间隙增大了Li+的脱-嵌空间,更有利于锂离子的传递,从而有效降低了Li+和Ni2+交错占位现象的产生。而在通过包覆CNTs,在复合材料再次热处理的过程中一定程度上也改善了阳离子的混排程度。表1 CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料的晶胞参数Table 1 Cell parameters of CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2composites Sample a/nm c/nm c/a R=I(003)/I(104) 0% CNTs 0.28779 1.41988 4.9337 1.375807 0.1% CNTs 0.28736 1.42098 4.9449 1.415897 0.3% CNTs 0.28687 1.42044 4.9515 1.415907 0.5% CNTs 0.28614 1.41987 4.9622 1.416087 0.7% CNTs 0.28634 1.41945 4.9572 1.415867 1% CNTs 0.28658 1.42025 4.9559 1.415763
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池高镍三元材料的研究进展[J]. 袁颂东,杨灿星,江国栋,熊剑,艾青,黄仁忠. 材料工程. 2019(10)
[2]富镍三元层状氧化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料[J]. 冯泽,孙旦,唐有根,王海燕. 化学进展. 2019(Z1)
[3]碳纳米管与石墨烯协同改性天然石墨及其电化学性能[J]. 邓凌峰,彭辉艳,覃昱焜,吴义强. 材料工程. 2017(04)
[4]高镍系三元层状氧化物正极材料容量衰减机理的研究进展[J]. 李想,葛武杰,王昊,瞿美臻. 无机材料学报. 2017(02)
[5]碳纳米管包覆量对天然石墨负极材料的电化学性能的影响[J]. 邓凌峰,彭辉艳,覃昱焜,吴义强. 功能材料. 2016(12)
[6]碳纳米管的电化学性质及其应用研究[J]. 胡陈果,王万录. 功能材料. 2005(05)
硕士论文
[1]锂硫电池正极材料的制备及其电化学性能的研究[D]. 刘力.石河子大学 2018
[2]LiNi1-x-yCoxAlyO2高镍三元正极材料的制备及改性研究[D]. 阮泽文.哈尔滨工业大学 2016
[3]锂离子电池镍钴锰三元正极材料的合成与改性研究[D]. 李龙.清华大学 2012
本文编号：3060792
【文章来源】：材料工程. 2020,48(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料制备工艺图
复合材料循环100 次后的Nyquist图
图2是样品通过XRD测试所得到的X射线衍射图谱,通过拟合计算晶胞参数(见表1),可以得出各个样品都具有较大的晶格常数c/a值,也表示了层状结构较为明显,且不同CNTs包覆量的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2都具有良好的α-NaFeO2层状结构;且CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料的(108/110),(006/102)这两组峰分裂明显,结构较完整。阳离子的混排程度用R=I(003)/I(104)的峰强比来表示,比值R越大混排程度越低。研究表明:R≥1.2时,其混排程度较低[18-19]。通过拟合计算晶胞参数得到表1中的R值,可以观察到包覆CNTs的复合材料的R值都高达1.4,说明通过CNTs包覆一定程度上降低了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的混排程度。包覆量为0.5%的CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料的I(003)/I(104)峰强比值在这六组中最大,混排程度最低,而且CNTs的加入并不影响LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2结构。CNTs具有独特的管状结构以及和球型LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2形成的间隙增大了Li+的脱-嵌空间,更有利于锂离子的传递,从而有效降低了Li+和Ni2+交错占位现象的产生。而在通过包覆CNTs,在复合材料再次热处理的过程中一定程度上也改善了阳离子的混排程度。表1 CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料的晶胞参数Table 1 Cell parameters of CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2composites Sample a/nm c/nm c/a R=I(003)/I(104) 0% CNTs 0.28779 1.41988 4.9337 1.375807 0.1% CNTs 0.28736 1.42098 4.9449 1.415897 0.3% CNTs 0.28687 1.42044 4.9515 1.415907 0.5% CNTs 0.28614 1.41987 4.9622 1.416087 0.7% CNTs 0.28634 1.41945 4.9572 1.415867 1% CNTs 0.28658 1.42025 4.9559 1.415763
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池高镍三元材料的研究进展[J]. 袁颂东,杨灿星,江国栋,熊剑,艾青,黄仁忠. 材料工程. 2019(10)
[2]富镍三元层状氧化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料[J]. 冯泽,孙旦,唐有根,王海燕. 化学进展. 2019(Z1)
[3]碳纳米管与石墨烯协同改性天然石墨及其电化学性能[J]. 邓凌峰,彭辉艳,覃昱焜,吴义强. 材料工程. 2017(04)
[4]高镍系三元层状氧化物正极材料容量衰减机理的研究进展[J]. 李想,葛武杰,王昊,瞿美臻. 无机材料学报. 2017(02)
[5]碳纳米管包覆量对天然石墨负极材料的电化学性能的影响[J]. 邓凌峰,彭辉艳,覃昱焜,吴义强. 功能材料. 2016(12)
[6]碳纳米管的电化学性质及其应用研究[J]. 胡陈果,王万录. 功能材料. 2005(05)
硕士论文
[1]锂硫电池正极材料的制备及其电化学性能的研究[D]. 刘力.石河子大学 2018
[2]LiNi1-x-yCoxAlyO2高镍三元正极材料的制备及改性研究[D]. 阮泽文.哈尔滨工业大学 2016
[3]锂离子电池镍钴锰三元正极材料的合成与改性研究[D]. 李龙.清华大学 2012
本文编号：3060792
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