微纳结构富锂材料的可控合成与界面调控研究
发布时间：2023-06-08 21:29
高能量密度富锂锰基正极材料的比能量密度可达1380Wh kg-1,是新一代锂离子电池的理想材料。与传统的商业化正极材料相比,该类材料具有更宽的电压窗口,而且锰的含量高,更利于电池整体成本的下降。因此,引起了研究者的极大关注。但是目前富锂锰基正极材料在实际应用时还存在很多问题,如首次库伦效率低、循环性能和倍率性能差等。因此,要将富锂锰基正极材料投入实际应用,很多问题亟待解决。本文主要从材料合成以及富锂锰基材料表界面调控角度对富锂材料进行了改性研究,为其实际应用提供了实验基础。采用聚丙烯酰胺(PAAM)原位分散共沉淀法进行了富锂锰基正极材料的合成。研究了反应时间以及pH值对前驱体形貌的影响,成功的制备了球形度高、粒径分布均匀的前驱体。通过XRD及元素含量分析,证实了所合前驱体符合预期理论设定。再通过烧结工艺的优化,制备出结晶性高、球形度好、电化学性能较好的富锂锰基正极材料,首次库伦效率可达到85.7%,放电比容量为277.1 mAh g-1。借助聚多巴胺(PDA)在Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2表面自组装了不同氧化物包覆层,探讨了不同氧化锆包覆层和不同氧化物包覆层对材...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池工作原理
1.3 锂离子电池正极材料的发展概述
1.4 富锂锰基正极材料的研究进展
1.4.1 结构特征
1.4.2 充放电曲线特征
1.4.3 面临问题
1.4.4 改性方法
1.4.4.1 离子掺杂
1.4.4.2 包覆改性
1.4.4.3 表面化学预处理
1.4.4.4 新型粘结剂的使用
1.4.4.5 电解液的优化
1.5 本课题研究意义及研究内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
第二章 实验试剂及表征方法
2.1 实验材料和实验仪器设备
2.2 电池制备
2.2.1 极片制备
2.2.2 组装电池
2.3 材料物性表征及电化学性能测试
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 拉曼光谱(Raman)
2.3.3 场发射扫描电子显微镜(SEM)
2.3.4 透射电子显微镜(TEM)
2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
2.4 电化学性能测试
2.4.1 恒流充放电测试及倍率性能测试
2.4.2 循环伏安测试
2.4.3 交流阻抗测试
第三章 微纳结构富锂锰基材料的合成研究
3.1 引言
3.2 碳酸盐前驱体的合成
3.2.1 共沉淀反应体系的选择
3.2.2 实验
3.2.3 反应时间的影响
3.2.4 pH值的影响
3.2.5 前驱体的结构分析
3.2.6 前驱体的组分分析
3.3 不同烧结工艺对富锂材料性能的影响
3.3.1 实验
3.3.2 不同煅烧温度对材料结构和电化学性能的影响
3.3.3 前驱体不同预处理对材料结构与电化学性能的影响
3.4 本章小结
第四章 富锂锰基材料表面自组装不同包覆层界面调控
4.1 引言
4.2 实验
4.3 自组装不同层数氧化锆包覆
4.3.1 不同包覆层数对材料形貌及结构的影响
4.3.2 不同包覆层数对材料电化学性能的影响
4.3.3 循环后正极表面元素分析
4.4 自组装不同氧化物层包覆
4.4.1 不同氧化物包覆对材料形貌及结构的影响
4.4.2 不同氧化物包覆对材料电化学性能的影响
4.4.3 循环后极片形貌及结构分析
4.5 本章小结
第五章 Li-PAA粘结剂对富锂锰基材料的界面改性研究
5.1 引言
5.2 实验
5.3 不同粘结剂对材料电化学性能的影响
5.3.1 恒流充放电测试
5.3.2 循环伏安法测试
5.3.3 交流阻抗测试
5.4 不同粘结剂极片的表征分析
5.4.1 循环前后极片形貌分析
5.4.2 循环后结构变化分析
5.4.3 循环后正极表面元素分析
5.4.4 热分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果
本文编号：3832529
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池工作原理
1.3 锂离子电池正极材料的发展概述
1.4 富锂锰基正极材料的研究进展
1.4.1 结构特征
1.4.2 充放电曲线特征
1.4.3 面临问题
1.4.4 改性方法
1.4.4.1 离子掺杂
1.4.4.2 包覆改性
1.4.4.3 表面化学预处理
1.4.4.4 新型粘结剂的使用
1.4.4.5 电解液的优化
1.5 本课题研究意义及研究内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
第二章 实验试剂及表征方法
2.1 实验材料和实验仪器设备
2.2 电池制备
2.2.1 极片制备
2.2.2 组装电池
2.3 材料物性表征及电化学性能测试
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 拉曼光谱(Raman)
2.3.3 场发射扫描电子显微镜(SEM)
2.3.4 透射电子显微镜(TEM)
2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
2.4 电化学性能测试
2.4.1 恒流充放电测试及倍率性能测试
2.4.2 循环伏安测试
2.4.3 交流阻抗测试
第三章 微纳结构富锂锰基材料的合成研究
3.1 引言
3.2 碳酸盐前驱体的合成
3.2.1 共沉淀反应体系的选择
3.2.2 实验
3.2.3 反应时间的影响
3.2.4 pH值的影响
3.2.5 前驱体的结构分析
3.2.6 前驱体的组分分析
3.3 不同烧结工艺对富锂材料性能的影响
3.3.1 实验
3.3.2 不同煅烧温度对材料结构和电化学性能的影响
3.3.3 前驱体不同预处理对材料结构与电化学性能的影响
3.4 本章小结
第四章 富锂锰基材料表面自组装不同包覆层界面调控
4.1 引言
4.2 实验
4.3 自组装不同层数氧化锆包覆
4.3.1 不同包覆层数对材料形貌及结构的影响
4.3.2 不同包覆层数对材料电化学性能的影响
4.3.3 循环后正极表面元素分析
4.4 自组装不同氧化物层包覆
4.4.1 不同氧化物包覆对材料形貌及结构的影响
4.4.2 不同氧化物包覆对材料电化学性能的影响
4.4.3 循环后极片形貌及结构分析
4.5 本章小结
第五章 Li-PAA粘结剂对富锂锰基材料的界面改性研究
5.1 引言
5.2 实验
5.3 不同粘结剂对材料电化学性能的影响
5.3.1 恒流充放电测试
5.3.2 循环伏安法测试
5.3.3 交流阻抗测试
5.4 不同粘结剂极片的表征分析
5.4.1 循环前后极片形貌分析
5.4.2 循环后结构变化分析
5.4.3 循环后正极表面元素分析
5.4.4 热分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果
本文编号：3832529
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3832529.html
