高镍三元正极材料的合成优化及改性研究
发布时间：2022-07-29 14:30
球形致密的LiNi1-x-yCoxMnyO2颗粒非常适用于作为锂离子电池的正极材料,而制备球形致密的Li(Ni1-x-yCoxMny)O2颗粒的关键在于在机械搅拌釜式反应器中通过共沉淀法合成球形致密的Ni1-x-yCoxMny（OH）2前驱体。本研究以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2为例系统探究了搅拌桨类型对Ni1-x-yCoxMny（OH）2和LiNi1-x-yCoxMnyO2性能的影响。分别采用螺旋桨式搅拌桨（PT）、斜叶式搅拌桨（PBT）、平叶式搅拌桨（F...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池的发展进程
1.2.2 锂离子电池的结构组成和工作机理
1.3 锂离子电池正极材料概述
1.3.1 层状正极材料LiMO_2(镍、钴、锰单元)
1.3.2 尖晶石型LiM_2O_4正极材料
1.3.3 橄榄石型LiMPO_4正极材料
1.3.4 层状正极材料LiMO_2(镍钴锰三元)
1.4 三元正极材料的合成方法
1.4.1 共沉淀法
1.4.2 高温固相法
1.4.3 溶胶凝胶法
1.4.4 喷雾热分解法
1.5 高镍三元正极材料的改性研究
1.5.1 掺杂改性
1.5.2 包覆改性
1.5.3 全浓度梯度正极材料
1.6 论文的选题意义和研究内容
2 实验材料和实验方法
2.1 实验原料和实验仪器
2.1.1 实验主要试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的合成方法
2.3 材料的表征
2.3.1 电感耦合等离子体原子发射光谱
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 激光粒度仪
2.3.4 粉体振实密度分析
2.3.5 X射线晶体粉末衍射
2.4 极片制备及扣式电池的组装
2.4.1 正极片的制备
2.4.2 组装扣式电池
2.5 正极材料电化学性能测试
3 搅拌桨类型对制备球形致密Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2 的影响
3.1 引言
3.2 连续共沉淀反应器
3.3 Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2 前驱体的合成
3.4 Li Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)正极材料的合成
3.5 Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2和Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)的表征
3.5.1 反应器内达到稳定状态所需时间
3.5.2 搅拌桨类型对前驱体化学组成的影响
3.5.3 搅拌桨类型对表面形貌的影响
3.5.4 搅拌桨类型对颗粒粒径和振实密度的影响
3.5.5 搅拌桨类型对晶体结构的影响
3.6 电化学性能分析
3.6.1 首圈充放电曲线
3.6.2 循环和倍率性能
3.6.3 循环伏安测试分析
3.7 搅拌桨类型的影响机理
3.8 球形二次颗粒的形成机制
3.9 本章小结
4 pH和氨水浓度的控制策略对制备全浓度梯度材料的影响
4.1 引言
4.2 共沉淀反应过程中pH和氨水浓度的控制策略
4.3 全浓度梯度材料前驱体的制备
4.4 全浓度梯度正极材料的制备
4.5 全浓度梯度前驱体和正极材料的表征
4.5.1 前驱体ICP平均组成分析
4.5.2 前驱体过渡金属元素的径向分布
4.5.3 表面形貌分析
4.5.4 粒径和振实密度分析
4.5.5 晶体结构分析
4.6 电化学性能分析
4.6.1 首圈充放电曲线
4.6.2 循环和倍率性能
4.6.3 循环伏安测试分析
4.7 pH和[N]的控制机理
4.8 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]富镍三元正极材料的改性研究进展[J]. 郭孝东,徐春柳,向伟,吴振国,钟本和. 工程科学与技术. 2020(01)
[2]溶胶凝胶法制备高镍三元材料[J]. 赵龙涛,郭恒,陈晓戈,王点点,张梦如,陈垒. 河南化工. 2019(10)
[3]锂离子电池正极材料研究[J]. 吴怡芳,白利锋,王鹏飞,马小波,李成山. 电源技术. 2019(09)
[4]碳包覆改性尖晶石型LiMn2O4正极材料研究进展[J]. 刘清,段玉珍,刘晓芳,向明武,郭俊明,段开娇. 云南民族大学学报(自然科学版). 2019(05)
[5]陈化时间对Ni0.60Co0.20Mn0.20（OH）2性能的影响[J]. 张晨,郑江峰,冉建军,黄亚祥. 世界有色金属. 2019(08)
[6]CFD study on double-to single-loop flow pattern transition and its influence on macro mixing efficiency in fully baffled tank stirred by a Rushton turbine[J]. Quanhong Zhu,Hang Xiao,Aqiang Chen,Shujun Geng,Qingshan Huang. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(05)
[7]锂电池磷酸铁锂正极材料的结构与性能相关性的研究进展[J]. 胡江涛,郑家新,潘锋. 物理化学学报. 2019(04)
[8]锂离子电池三元正极材料的研究进展[J]. 谢元,李俊华,王佳,沈燕宾,路建萍. 无机盐工业. 2018(07)
[9]锂离子电池三元层状氧化物正极材料的研究进展[J]. 翟彦武,张继成,赵虎,胡中波,刘向峰. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2017(06)
[10]锂离子电池富镍三元正极材料研究进展[J]. 刘磊,包珊珊,何欢,孙文仙,岳波,李峻峰. 电子元件与材料. 2017(12)
博士论文
[1]锂离子电池梯度LiNi0.73Co0.12Mn0.15O2正极材料表面修饰与电化学性能研究[D]. 王竞鹏.哈尔滨工业大学 2016
[2]锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备与LiMn2O4的表面包覆改性研究[D]. 李继利.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]高性能三元正极材料用于锂离子电池的研究[D]. 陈安勇.青岛科技大学 2019
本文编号：3666634
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池的发展进程
1.2.2 锂离子电池的结构组成和工作机理
1.3 锂离子电池正极材料概述
1.3.1 层状正极材料LiMO_2(镍、钴、锰单元)
1.3.2 尖晶石型LiM_2O_4正极材料
1.3.3 橄榄石型LiMPO_4正极材料
1.3.4 层状正极材料LiMO_2(镍钴锰三元)
1.4 三元正极材料的合成方法
1.4.1 共沉淀法
1.4.2 高温固相法
1.4.3 溶胶凝胶法
1.4.4 喷雾热分解法
1.5 高镍三元正极材料的改性研究
1.5.1 掺杂改性
1.5.2 包覆改性
1.5.3 全浓度梯度正极材料
1.6 论文的选题意义和研究内容
2 实验材料和实验方法
2.1 实验原料和实验仪器
2.1.1 实验主要试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的合成方法
2.3 材料的表征
2.3.1 电感耦合等离子体原子发射光谱
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 激光粒度仪
2.3.4 粉体振实密度分析
2.3.5 X射线晶体粉末衍射
2.4 极片制备及扣式电池的组装
2.4.1 正极片的制备
2.4.2 组装扣式电池
2.5 正极材料电化学性能测试
3 搅拌桨类型对制备球形致密Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2 的影响
3.1 引言
3.2 连续共沉淀反应器
3.3 Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2 前驱体的合成
3.4 Li Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)正极材料的合成
3.5 Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2和Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)的表征
3.5.1 反应器内达到稳定状态所需时间
3.5.2 搅拌桨类型对前驱体化学组成的影响
3.5.3 搅拌桨类型对表面形貌的影响
3.5.4 搅拌桨类型对颗粒粒径和振实密度的影响
3.5.5 搅拌桨类型对晶体结构的影响
3.6 电化学性能分析
3.6.1 首圈充放电曲线
3.6.2 循环和倍率性能
3.6.3 循环伏安测试分析
3.7 搅拌桨类型的影响机理
3.8 球形二次颗粒的形成机制
3.9 本章小结
4 pH和氨水浓度的控制策略对制备全浓度梯度材料的影响
4.1 引言
4.2 共沉淀反应过程中pH和氨水浓度的控制策略
4.3 全浓度梯度材料前驱体的制备
4.4 全浓度梯度正极材料的制备
4.5 全浓度梯度前驱体和正极材料的表征
4.5.1 前驱体ICP平均组成分析
4.5.2 前驱体过渡金属元素的径向分布
4.5.3 表面形貌分析
4.5.4 粒径和振实密度分析
4.5.5 晶体结构分析
4.6 电化学性能分析
4.6.1 首圈充放电曲线
4.6.2 循环和倍率性能
4.6.3 循环伏安测试分析
4.7 pH和[N]的控制机理
4.8 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]富镍三元正极材料的改性研究进展[J]. 郭孝东,徐春柳,向伟,吴振国,钟本和. 工程科学与技术. 2020(01)
[2]溶胶凝胶法制备高镍三元材料[J]. 赵龙涛,郭恒,陈晓戈,王点点,张梦如,陈垒. 河南化工. 2019(10)
[3]锂离子电池正极材料研究[J]. 吴怡芳,白利锋,王鹏飞,马小波,李成山. 电源技术. 2019(09)
[4]碳包覆改性尖晶石型LiMn2O4正极材料研究进展[J]. 刘清,段玉珍,刘晓芳,向明武,郭俊明,段开娇. 云南民族大学学报(自然科学版). 2019(05)
[5]陈化时间对Ni0.60Co0.20Mn0.20（OH）2性能的影响[J]. 张晨,郑江峰,冉建军,黄亚祥. 世界有色金属. 2019(08)
[6]CFD study on double-to single-loop flow pattern transition and its influence on macro mixing efficiency in fully baffled tank stirred by a Rushton turbine[J]. Quanhong Zhu,Hang Xiao,Aqiang Chen,Shujun Geng,Qingshan Huang. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(05)
[7]锂电池磷酸铁锂正极材料的结构与性能相关性的研究进展[J]. 胡江涛,郑家新,潘锋. 物理化学学报. 2019(04)
[8]锂离子电池三元正极材料的研究进展[J]. 谢元,李俊华,王佳,沈燕宾,路建萍. 无机盐工业. 2018(07)
[9]锂离子电池三元层状氧化物正极材料的研究进展[J]. 翟彦武,张继成,赵虎,胡中波,刘向峰. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2017(06)
[10]锂离子电池富镍三元正极材料研究进展[J]. 刘磊,包珊珊,何欢,孙文仙,岳波,李峻峰. 电子元件与材料. 2017(12)
博士论文
[1]锂离子电池梯度LiNi0.73Co0.12Mn0.15O2正极材料表面修饰与电化学性能研究[D]. 王竞鹏.哈尔滨工业大学 2016
[2]锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备与LiMn2O4的表面包覆改性研究[D]. 李继利.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]高性能三元正极材料用于锂离子电池的研究[D]. 陈安勇.青岛科技大学 2019
本文编号：3666634
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3666634.html
