钠离子电池层状锰基固溶体正极材料的制备和储钠性能的研究

发布时间：2021-11-04 16:16

　　本文通过固相法合成了具有优异的高倍率循环稳定性的P2型Mn基固溶体正极材料。通过XRD、FE-SEM、TEM、EDS、XPS、EIS、CV和恒电流充/放电测试,分别研究了Nb⁵⁺和Si⁴⁺掺杂、Co₃O₄表面修饰以及La₂O₃和TiO₂共修饰对P2型Na_2/3Co_0.25Mn_0.75O₂（NCM）母体材料的微观结构和储钠性能的影响。实验表明,高价态的Nb⁵⁺和Si⁴⁺掺杂增大了Na层间距和晶格体积,降低了Na–O键能,从而提升NCM的动力学性能,同时也可抑制层状Mn基固溶体材料的Jahn–Teller畸变。并且,Nb⁵⁺和Si⁴⁺取代了[Co_0.25Mn_0.75]O₂（T_M–... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

a显示P2型NCM和Si–NCM的CV曲线图

燕山大学工学硕士学位论文28图3-13显示了P2型NCM和Si–NCM分别在不同电流密度下循环200圈之后的EIS对比图以及线性的Z’–(ω–1/2)拟合图。图3-13样品分别在不同电流密度（1C，5C，10C）下循环200圈后的EIS图，a）NCM；b）Si–NCM；以及样品EIS图在低频区的Z’对角频率平方根倒数（ω–1/2）的线性拟合图，c）NCM；d）Si–NCM表3-8总结了样品在不同电流密度（1C，5C，10C）下的循环性能以及动力学参数。可见，当电流密度从1C增加到10C，P2型NCM和Si–NCM的Rf和Rct值均呈现降低的趋势，并且Na+扩散行为得到了明显地促进，这一现象是增加的电流密度造成的。因为，在低电流密度下，电极活性物质容易和电解液发生复杂的副反应，从而引发P2型Mn基固溶体正极材料结构的损坏以及电极/电解液界面膜阻抗增加等一系列不利的现象。然而，大电流密度将推动电极材料发生更高效的反应动力学和电荷迁移行为[43,87]，这不仅可以降低电解液分解的速度，还可以减缓电极材料和电解液之间复杂的反应，从而延缓亚稳态钝化膜的生长[74,85,88]，所以极大地降低了Rf和Rct值。

a中的两个Mn2p特征峰都可以被确认为Mn(+IV)

【参考文献】：
期刊论文
[1]Surface modification of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 with Cr2O3 for lithium ion batteries[J]. LI Xiaowei, LIN Yingbin, LIN Ying, LAI Heng, and HUANG Zhigao Physics Department, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China.  Rare Metals. 2012(02)



本文编号：3476069