锰系锂离子电池正极材料的制备及电化学性能研究
[Abstract]:With the shortage of fossil fuel resources and the aggravation of environmental pollution, secondary batteries have attracted more and more attention in recent years as a medium for energy storage of clean energy and electronic equipment. Lithium-ion batteries are expected for their excellent performance, long cycle life and environmental friendliness. However, the existing commercial lithium-ion batteries can not meet the increasing demand for energy density. Therefore, it is of great significance to develop battery materials with high energy density. The manganese-series lithium ion battery cathode material represented by lithium phosphate has the advantages of high platform voltage, high energy density, rich resources, low environmental pollution and low production cost, etc. It is considered as one of the most potential power battery materials. In this paper, the controlled synthesis of spinel lithium manganese oxide, layered lithium manganese oxide and olivine type manganese phosphate was studied, and the relationship between the morphology and electrochemical properties of the materials was studied. The work of this thesis mainly includes three parts: 1. Controlled Synthesis and Properties of porous Onion-like LiMn_2O_4. Porous Onion-like lithium permanganate was synthesized by solid state method. The ionization equilibrium of the solution and the growth of the crystal planes were studied in combination with the coprecipitation to prepare the precursor. The mechanism of the formation of the morphology of the precursor was studied. Furthermore, porous spherical and porous cubic lithium permanganate were synthesized by adjusting pH by the same method. The electrochemical results show that Onion-like lithium permanganate has the highest energy density, and the energy density reaches 530 Wh Kg-1 at 0.2 C. this is the excellent performance of Onion-like LiMnO _ 4 layered structure and abundant pores. The effect of different lithium content on the configuration conversion of layered lithium manganese oxide and its properties were studied. Layered lithium manganese oxide (Li _ (1 卤x) MNO _ 2) with different lithium content was synthesized by solid phase method, and the effect of Li content on the configuration stability of layered lithium manganese oxide was investigated. The cyclic stability of the material with Li / mn ratio of 0.75 is better than that of layered lithium manganese with Li/Mn ratio of 1. This is due to the lack of lithium and the appearance of spinel Mn3O _ 4 in addition to layered lithium manganate. Because the configuration of Mn_3O_4 is close to that of the transformed product, lithium manganate, it plays a role in stabilizing the structure of the material. In addition, in order to improve the performance of LiMnO_2, Al ion was doped, the polarization of doped material was small, and the ratio performance was also improved. 3. Preparation and properties of olivine type lithium manganese phosphate LiMnPO_4. Carbon coated lithium manganese phosphate was synthesized by solvothermal and solid-phase bonding with sucrose as conductive carbon source. The results showed that proper amount of sucrose could significantly improve the conductivity of lithium manganese phosphate. Manganese phosphate lithium phosphate with 50 wt% sucrose showed better performance and smaller impedance. In addition, the conductive properties of lithium manganese phosphate and nickel powder were investigated by using industrial nickel powder as conductive skeleton and solvothermal method.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM912
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