高电压单晶LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 的制备和性能研究
发布时间：2021-01-14 03:58
三元正极材料LiNixCoyMnzO2具有高能量密度、高安全、高循环性能,成本低廉,是一种非常有使用前景的三元正极材料。本课题主要研究制备LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2单晶正极材料,主要应用在新能源乘用车领域。本课题首先研究了小颗粒前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2的制备。以NiSO4、CoSO4、MnSO4为原料,氨水为络合剂,氢氧化钠为沉淀剂,当NH3/MeSO4为0.4、pH值为11.5,所制备的Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2前驱体,D50在4.5μm,粒度分布窄,满足制备单晶要求。将氢氧化锂和前...
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011-2017年全球三大应用终端锂电池电芯需求量
图 1-2 锂离子电池工作原理图Fig.1-2 The working principle of lithium-ion battery离子电池正极材料正极材料的选择极材料直接决定了锂电池产品的电化学性能。故正极材料的成本和离子电池进一步向长寿命、高能量和低成本发展。研究高能量密度关键技术是正极材料的开发，主要通过提高电压或提高压实，理论结构或层状结构的材料，均可作为锂电池正极材料。与负极材料相的发展稍慢，原因在于其合成过程中细小的改变都能导致材料性能异。各国科研工作者在正极材料研究方面所取得的进展，也表明锂具有广阔前景。想的锂离子电池正极材料应具有以下特征[13]：
具有α-NaFeO2型层状结构，属于六方晶系。Li+和Co3+交替占据3a00 1/2）位，氧负离子位于 6c（00z），6c 位置上的氧为立方密 Li 和 3b 位置的金属离子分别占据其八面体空隙。图 1-3 为 LiC。LiCoO2的理论比容量为 275mAh/g，为了维持结构稳定性钴酸锂的量最多为 50%，实际使用放电比容量为 140mAh/g[16]。据文献报CoO2充电过程中，当脱锂量为 0<x<0.6 时，主要存在三个相变过 7%时，发生 H1→H2 的相变，该相变会引起 c 轴有所伸长，Co间距会有所降低[18]。层间距的降低会引起电子层的价带和导带有，材料的电导率会迅速提高。当脱锂量在 0.07≤x≤0.25 的范围时同时存在。当脱锂量在 0.5 时，两相发生转变，Li+从有序转变六方相向单斜相转变[19]。随着锂离子的继续脱出，当锂脱出量为会不断膨胀[20]。LiCoO2充电电压平台为 3.94V，贫锂的 H2 相存，而在 4.05V 和 4.17V 的小平台分别对应两个相变。当充电截 时，其热稳定性和循环性能均大大降低，主要是由于其晶格失氧化分解及晶体结构的变化导致。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]中国能源材料战略需求与中长期科技发展[J]. 张世超. 新材料产业. 2004(08)
[3]Mn掺杂对LiFePO4材料电化学性能的影响[J]. 仇卫华,赵海雷. 电池. 2003(03)
硕士论文
[1]高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的合成和改性研究[D]. 任苗苗.中南大学 2014
[2]LiCoO2正极薄膜和Sn-Ti负极薄膜的磁控溅射法制备及性能研究[D]. 霍文培.电子科技大学 2012
本文编号：2976167
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011-2017年全球三大应用终端锂电池电芯需求量
图 1-2 锂离子电池工作原理图Fig.1-2 The working principle of lithium-ion battery离子电池正极材料正极材料的选择极材料直接决定了锂电池产品的电化学性能。故正极材料的成本和离子电池进一步向长寿命、高能量和低成本发展。研究高能量密度关键技术是正极材料的开发，主要通过提高电压或提高压实，理论结构或层状结构的材料，均可作为锂电池正极材料。与负极材料相的发展稍慢，原因在于其合成过程中细小的改变都能导致材料性能异。各国科研工作者在正极材料研究方面所取得的进展，也表明锂具有广阔前景。想的锂离子电池正极材料应具有以下特征[13]：
具有α-NaFeO2型层状结构，属于六方晶系。Li+和Co3+交替占据3a00 1/2）位，氧负离子位于 6c（00z），6c 位置上的氧为立方密 Li 和 3b 位置的金属离子分别占据其八面体空隙。图 1-3 为 LiC。LiCoO2的理论比容量为 275mAh/g，为了维持结构稳定性钴酸锂的量最多为 50%，实际使用放电比容量为 140mAh/g[16]。据文献报CoO2充电过程中，当脱锂量为 0<x<0.6 时，主要存在三个相变过 7%时，发生 H1→H2 的相变，该相变会引起 c 轴有所伸长，Co间距会有所降低[18]。层间距的降低会引起电子层的价带和导带有，材料的电导率会迅速提高。当脱锂量在 0.07≤x≤0.25 的范围时同时存在。当脱锂量在 0.5 时，两相发生转变，Li+从有序转变六方相向单斜相转变[19]。随着锂离子的继续脱出，当锂脱出量为会不断膨胀[20]。LiCoO2充电电压平台为 3.94V，贫锂的 H2 相存，而在 4.05V 和 4.17V 的小平台分别对应两个相变。当充电截 时，其热稳定性和循环性能均大大降低，主要是由于其晶格失氧化分解及晶体结构的变化导致。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]中国能源材料战略需求与中长期科技发展[J]. 张世超. 新材料产业. 2004(08)
[3]Mn掺杂对LiFePO4材料电化学性能的影响[J]. 仇卫华,赵海雷. 电池. 2003(03)
硕士论文
[1]高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的合成和改性研究[D]. 任苗苗.中南大学 2014
[2]LiCoO2正极薄膜和Sn-Ti负极薄膜的磁控溅射法制备及性能研究[D]. 霍文培.电子科技大学 2012
本文编号：2976167
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