高容量富锂锰基正极材料0.5Li 2 MnO 3 ·0.5LiMn 1/3 Co 1/3 Ni 1/3 O 2 的制备和
发布时间：2021-01-02 05:56
富锂锰基固溶体正极材料Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2（LMSS）因其比容量较高、热稳定性较好、成本低廉和清洁环保等,受到全球研究者的重视。绝缘相Li2MnO3的存在使富锂材料的导电能力严重降低,造成材料不能满足大电流的充放电;在高电压情况下,会有LiO2脱出,导致材料的首次库仑效率较低,使富锂正极材料不能满足锂离子电池实际需求。除此之外,造成容量偏低的原因还有材料晶格的缺陷、电解液的氧化分解等。针对以上问题,我们做了如下研究:首先,使用碳酸盐共沉淀法合成富锂正极材料LMSS对合成工艺进行优化,寻找出最佳的制备条件。考虑氨水的浓度、前驱体预煅烧温度、Ni、Co、Mn源的不同、焙烧温度的不同对材料性能的影响。由SEM图、XRD图、首次充放电图分析可知:0.3 mol/L氨水浓度、前驱体预烧至450℃、硫酸盐过渡金属原料、焙烧至850℃时,制备的富锂正极材料具有最佳的形貌和电化学性能。SEM图显示其为类球形,颗粒...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池结构示意图
遣捎酶只蚵敛牧希?翘遄榧?哂蟹辣?系绲墓δ堋Ｍ?1.1 锂离子电池结构示意图1.2.2 锂离子电池的工作原理所谓的锂离子电池是指通过锂离子在正负极之间实行可逆性脱嵌从而实现化学能转换为电能的一种储能装置[13]。现在商业化的锂电池主要以 LiCoO2作为正极材料，层状石墨为负极材料，1M LiPF6(体积比 EC:DMC=1:1)为电解液。其工作原理如图 1.2 所示，在充电的时候，Li+从正极材料 LiCoO2中脱出，通过电解液、隔膜，嵌入到负极石墨中，而电子 e-则由外部电路迁移到负极。放电时，Li+和 e-则于充电过程相反的方向进行脱嵌和迁移，反应过程是充电状态下的逆向反应。在此过程中，Li+如一个优秀的运动健将奔驰于正负极之间，因此人们将其形象定义为“摇椅式电池”。其反应过程如下所示[14]：正极：LiCoO2→Li1-xCoO2+ x Li++ x e-负极：6C + x Li++ x e-→LixC6总反应：6C + LiCoO2 =Li1-xCoO2+ LixC6
图 1.3 LiCoO2的结构示意图LiCoO2的制备采用的是固相法[20]。由于反应反应不利。故 Sony 公司利用超细锂盐与钴盐造粒，防止颗粒过小，以解决反应过程中中间 Co3+充分接触，克服固相法的缺点，从而实用沉降法、超临界干燥、喷雾干燥/分解法、来制备 LiCoO2。而低温下制备的 LiCoO2处于高的温度下进行预热处理来防止阳离子无序性能，预热可采用红外法、微波法等。另外包覆[23,24]等改性来提高电化学性能。由于钴目光放在低钴或无钴正极材料。目前，废弃的，研究回收锂离子电池得到了广泛支持。oO2具有相似的结构、相同的工作原理，但响低于 LiCoO2，且价格和资源上更具有优势
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis of spherical Li1.167Ni0.2Co0.1Mn0.533O2 as cathode material for lithium-ion battery via co-precipitation[J]. Xiangqing Liu,Zhimeng Guo Advanced Material&Technology Institute,University of Science and Technology Beijing,China. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(02)
[2]锂离子电池正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的合成及电化学性能研究[J]. 杜柯,周伟瑛,胡国荣,彭忠东,蒋庆来. 化学学报. 2010(14)
[3]Effects of SrO/Li2O/La2O3/Ta2O5/TiO2-coating on electrochemical performance of LiCoO2[J]. 王洪,邓璋琼,陈鸣才. Journal of Rare Earths. 2009(02)
[4]锂离子电池正极材料研究进展[J]. 王兆翔,陈立泉. 电源技术. 2008(05)
[5]Characteristics and electrochemical performance of cathode material Co-coated LiNiO2 for Li-ion batteries[J]. 钟盛文,赵煜娟,连芳,李艳,胡杨,李培植,梅佳,刘庆国. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(01)
[6]电动车锂离子电池的材料问题[J]. 陈立泉. 中国工程科学. 2002(11)
[7]锂离子电池电极材料研究进展[J]. 周恒辉,慈云祥,刘昌炎. 化学进展. 1998(01)
[8]当前化学电源工业发展热点与模式[J]. 余国华,赵玉琴,郭峰,王正伟. 电池. 1997(05)
硕士论文
[1]三元系锂离子电池正极材料的制备与研究[D]. 赵军峰.中南大学 2011
本文编号：2952788
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池结构示意图
遣捎酶只蚵敛牧希?翘遄榧?哂蟹辣?系绲墓δ堋Ｍ?1.1 锂离子电池结构示意图1.2.2 锂离子电池的工作原理所谓的锂离子电池是指通过锂离子在正负极之间实行可逆性脱嵌从而实现化学能转换为电能的一种储能装置[13]。现在商业化的锂电池主要以 LiCoO2作为正极材料，层状石墨为负极材料，1M LiPF6(体积比 EC:DMC=1:1)为电解液。其工作原理如图 1.2 所示，在充电的时候，Li+从正极材料 LiCoO2中脱出，通过电解液、隔膜，嵌入到负极石墨中，而电子 e-则由外部电路迁移到负极。放电时，Li+和 e-则于充电过程相反的方向进行脱嵌和迁移，反应过程是充电状态下的逆向反应。在此过程中，Li+如一个优秀的运动健将奔驰于正负极之间，因此人们将其形象定义为“摇椅式电池”。其反应过程如下所示[14]：正极：LiCoO2→Li1-xCoO2+ x Li++ x e-负极：6C + x Li++ x e-→LixC6总反应：6C + LiCoO2 =Li1-xCoO2+ LixC6
图 1.3 LiCoO2的结构示意图LiCoO2的制备采用的是固相法[20]。由于反应反应不利。故 Sony 公司利用超细锂盐与钴盐造粒，防止颗粒过小，以解决反应过程中中间 Co3+充分接触，克服固相法的缺点，从而实用沉降法、超临界干燥、喷雾干燥/分解法、来制备 LiCoO2。而低温下制备的 LiCoO2处于高的温度下进行预热处理来防止阳离子无序性能，预热可采用红外法、微波法等。另外包覆[23,24]等改性来提高电化学性能。由于钴目光放在低钴或无钴正极材料。目前，废弃的，研究回收锂离子电池得到了广泛支持。oO2具有相似的结构、相同的工作原理，但响低于 LiCoO2，且价格和资源上更具有优势
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis of spherical Li1.167Ni0.2Co0.1Mn0.533O2 as cathode material for lithium-ion battery via co-precipitation[J]. Xiangqing Liu,Zhimeng Guo Advanced Material&Technology Institute,University of Science and Technology Beijing,China. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(02)
[2]锂离子电池正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的合成及电化学性能研究[J]. 杜柯,周伟瑛,胡国荣,彭忠东,蒋庆来. 化学学报. 2010(14)
[3]Effects of SrO/Li2O/La2O3/Ta2O5/TiO2-coating on electrochemical performance of LiCoO2[J]. 王洪,邓璋琼,陈鸣才. Journal of Rare Earths. 2009(02)
[4]锂离子电池正极材料研究进展[J]. 王兆翔,陈立泉. 电源技术. 2008(05)
[5]Characteristics and electrochemical performance of cathode material Co-coated LiNiO2 for Li-ion batteries[J]. 钟盛文,赵煜娟,连芳,李艳,胡杨,李培植,梅佳,刘庆国. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(01)
[6]电动车锂离子电池的材料问题[J]. 陈立泉. 中国工程科学. 2002(11)
[7]锂离子电池电极材料研究进展[J]. 周恒辉,慈云祥,刘昌炎. 化学进展. 1998(01)
[8]当前化学电源工业发展热点与模式[J]. 余国华,赵玉琴,郭峰,王正伟. 电池. 1997(05)
硕士论文
[1]三元系锂离子电池正极材料的制备与研究[D]. 赵军峰.中南大学 2011
本文编号：2952788
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