高电位镍锰酸锂的合成及其改性

发布时间：2023-03-05 00:09

　　本文利用纳米砂磨辅助的高温固相法,设计并合成出一种新型尖晶石Li2Ni0.5Mn1.5O4正极材料。通过控制合成过程中的砂磨时间,固含量,砂磨转速,合成温度等关键因素,得到了合成Li2Ni0.5Mn1.5O4样品的最佳工艺路线。将Li2CO3,MnCO3,NiO等原料按照15%固含量在去离子水中搅拌混合,之后以2500 r/min的转速砂磨处理120 min,前驱体在空气氛围下的最佳煅烧温度为800℃。对Li2Ni0.5Mn1.5O4样品进行一系列性能表征结果显示:锂离子的嵌入并未改变样品晶胞结构,Li2Ni0.5Mn1.5O4仍保持尖晶石结构,Li2Ni0.5Mn1.5O4样品首次充电比容量达到282.2 mAh g-1,和其理论充电比容量282.6 mAh g-1十分接近,首次放电比容量达到260.4 mAh g-1,能量密度高达890 Whkg-1,远远高于其他的商业化正极材料。为了进一步提升Li2Ni0.5Mn1.5O4电化学性能,我们还对其进行了硼硅酸锂改性研究。XRD物相和电化学性能比较表明最佳包覆比例为0.04wt%,TEM观察到非晶硼硅酸锂确实包覆在Li2Ni0.5Mn...

【文章页数】：47 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池的发展
        1.2.1 锂电池的发展方向趋势
    1.3 锂离子电池正极材料
        1.3.1 一维隧道结构正极材料
        1.3.2 二维层状正极材料
        1.3.3 三维框架结构正极材料
    1.4 负极材料
    1.5 LiNi_0.5Mn_1.5O₄的研究进展
        1.5.1 镍锰酸锂(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)的结构及特性
        1.5.2 LiNi_0.5Mn_1.5O₄的合成方法
        1.5.3 LiNi_0.5Mn_1.5O₄的改性研究
    1.6 课题的思路,创新点及意义
        1.6.1 课题创新点
        1.6.2 本论文拟解决的主要问题
第二章 实验部分
    2.1 实验原料与仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 镍锰酸锂的制备
        2.2.2 扣式电池的组装
    2.3 样品结构的表征方法
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜测试(SEM)
        2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.4 透射电镜(TEM)
    2.4 材料的电化学性能测试
        2.4.1 充放电性能测试
        2.4.2 循环伏安测试(CV)分析
        2.4.3 电化学交流阻抗谱测试(EIS)
第三章 Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄的合成工艺研究
    3.1 引言
    3.2 砂磨工艺参数的探究
    3.3 煅烧温度的探究
        3.3.1 煅烧温度对材料电化学性能的影响
    3.4 本章小结
第四章 Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄的合成及电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄正极材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 最佳温度的探究
        4.3.2 Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄ XRD全谱拟合结果分析
        4.3.3 Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄样品晶胞结构图
    4.4 本章小结
第五章 硼硅酸锂对Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄的改性研究
    5.1 引言
    5.2 硼硅酸锂材料的制备与包覆过程
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 包覆后样品物相分析
        5.3.2 包覆后样品的形貌分析
        5.3.3 硼硅酸锂包覆效果分析
        5.3.4 硼硅酸锂包覆后样品电化学性能分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
参考文献
致谢
攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文



本文编号：3755288