低温燃烧法在锂离子电池正极材料中的应用
发布时间：2020-12-19 05:03
锂离子电池已经成熟应用于3 C产品以及电动工具、电动自行车等小型动力锂电池市场,也是新能源电动汽车、储能、通信等新兴领域用动力、储能电池很好的选择。目前主流的锂离子电池正极材料的合成方法有溶胶-凝胶法、水热与溶剂热合成法、微波合成法以及共沉淀法。以上各种合成方法虽能够生产出较为合适的正极材料,但是其合成工序繁琐,合成路径复杂,在实际操作中有太多的不可控因素。低温燃烧法能够制备出疏松多孔,不结块、易粉碎的超细粉体,该粉体能够在分子状态下混合均匀,产物组分均匀,并且合成工艺具有高效、节能、快速等优点。然而该方法的制备工艺尚未成熟,并未在工业上普及。本论文探究了低温燃烧法具体的制备工艺及其影响因素,并进一步探究稀土掺杂对材料性能的影响以及不同镍含量的NCM三元材料的物理化学性能,主要实验结论如下:制备工艺方面,在制备出二次前驱体后通过压片、高温烧结、破碎得到的样品的粒度分布以及电化学性能均要强于未压片再高温烧结的材料,在1 C的放电倍率下,循环100次之后,压片烧结的NCM333材料要比未压片材料的放电比容量提高了 72.81%。不同锂化配比的材料都具有较好的层状结构、且无杂相。当配锂量为1...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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??抗，提高了电池的高温循环性能和倍率性能。??１．４．２聚阴离子正极材料??聚阴离子正极材料由于其具有较为稳定的框架结构，使得其具有较为稳定??的循环稳定、高温循环性能、好的耐过充性能，然而缺点是其电导率较低，不利??于提高其倍率性能。因此，科研人员主要目的是提高该材料的电导率。常见的聚??阴离子正极材料体系有磷酸盐体系ＬｉＭＰ０４Ｙ?（Ｍ＝Ｆｅ，Ｍｎ，Ｖ；Ｙ＝Ｆ，０，０Ｈ），硅酸盐??体系Ｌｉ２ＭＳｉ〇４和硫酸盐体系ＬｉＭＳ〇４Ｆ［６７】》??Ｉ?．?％?髻?％??图１．２ＬｉＦｅＰ〇４结构示意图［２４］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＬｉＦｅＰ〇４?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［２４】??ＬｉＭＰＣＭ中Ｍ?—般选择Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ和Ｎｉ。以结构是橄榄石结构的ＬｉＦｅＰ〇４??为例，其理论放电比容量为１７０?ｍＡｈ／ｇ，放电曲线在３．４Ｖ时有一段很平整的电??压平台，学者研究了磷酸铁锂电池的相变过程，为两相反应ｔ３＇认为脱嵌过程是??发生在ＬｉＦｅＰ〇４／ＦｅＰ〇４之间的相变过程，也有学者认为ＬｉＦｅＰＣＵ／ＩＩ阶／ＦｅＰ〇４三相??共存结构。??与磷酸盐类材料相比，正硅酸盐类材料Ｌｉ２ＭＳｉ０４在形式上可以允许２个Ｌｉ＋??的嵌入脱出，所以具有较高的理论比容量（３００ｍＡｈ／ｇ以上）。Ｓｉ－０键使得该材??料具有优异的安全性能，这使得硅酸盐类体系材料在动力电池、大型锂离子储能??系统具有较大的潜在应用价值。正硅酸盐材料具有与Ｌｉ３Ｐ〇４类似的晶体结构，??其中所有阳离子均以四面体方式与氧离子配位，根据四面体的不同排列方式以??６??
量增高，热稳定性变差。实验表明，高镍材料在??相同电压下更容易脱出Ｌｉ，且具有较强的还原倾向的Ｎｉ４＋含量较高，容易发生??Ｎｉ４＋向Ｎｉ３＋的反应，为了保持电中性，晶格中的０２？会发生氧化反应，在体系中??释放〇２，使稳定性变差。针对三元材料以上存在的问题，科研人员对其进行了??改性。主要的改性方式为离子掺杂、表面包覆和添加电解液添加剂等措施改善三??元材料的电化学性能。??Ｌｉ?ｌａｙｅｒ??，－０〇?Ｃｏ?ＪＯｉ??＾?／／／／／／／?ｊ＊?－??？，存广》广‘二??图１．３ＬｉＣｏ〇２结构示意图［２４］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＬｉＣｏ〇２?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＾２４】??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]LiMnxNxiCo1-2xO2的自蔓延燃烧合成及电化学性能研究[J]. 乔亚非,李新丽,连芳,李福燊,仇卫华. 稀有金属. 2011(04)
[2]锂离子电池正极材料的结构设计与改性[J]. 王兆翔,陈立泉,黄学杰. 化学进展. 2011(Z1)
[3]锂离子电池的电化学阻抗谱分析[J]. 庄全超,徐守冬,邱祥云,崔永丽,方亮,孙世刚. 化学进展. 2010(06)
[4]室温固相化学反应与固体结构[J]. 雷立旭,忻新泉. 化学通报. 1997(02)
[5]室温和低热固相反应在合成化学中的应用[J]. 龙德良,梁斌,忻新泉. 应用化学. 1996(06)
本文编号：2925305
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＬｉＭｎ２〇４结构示意图［２４】??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＬｉＭｎ２〇４?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＾２４】??
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量增高，热稳定性变差。实验表明，高镍材料在??相同电压下更容易脱出Ｌｉ，且具有较强的还原倾向的Ｎｉ４＋含量较高，容易发生??Ｎｉ４＋向Ｎｉ３＋的反应，为了保持电中性，晶格中的０２？会发生氧化反应，在体系中??释放〇２，使稳定性变差。针对三元材料以上存在的问题，科研人员对其进行了??改性。主要的改性方式为离子掺杂、表面包覆和添加电解液添加剂等措施改善三??元材料的电化学性能。??Ｌｉ?ｌａｙｅｒ??，－０〇?Ｃｏ?ＪＯｉ??＾?／／／／／／／?ｊ＊?－??？，存广》广‘二??图１．３ＬｉＣｏ〇２结构示意图［２４］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＬｉＣｏ〇２?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＾２４】??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]LiMnxNxiCo1-2xO2的自蔓延燃烧合成及电化学性能研究[J]. 乔亚非,李新丽,连芳,李福燊,仇卫华. 稀有金属. 2011(04)
[2]锂离子电池正极材料的结构设计与改性[J]. 王兆翔,陈立泉,黄学杰. 化学进展. 2011(Z1)
[3]锂离子电池的电化学阻抗谱分析[J]. 庄全超,徐守冬,邱祥云,崔永丽,方亮,孙世刚. 化学进展. 2010(06)
[4]室温固相化学反应与固体结构[J]. 雷立旭,忻新泉. 化学通报. 1997(02)
[5]室温和低热固相反应在合成化学中的应用[J]. 龙德良,梁斌,忻新泉. 应用化学. 1996(06)
本文编号：2925305
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