高容量锂离子二次电池正负极材料的制备和研究

发布时间：2019-06-02 10:19

【摘要】：现代社会随着电子产品及电动汽车技术的发展,使锂离子二次电池成为人们研究的热点。锂离子二次电池的关键技术是正极材料和负极材料,其容量的大小直接影响了电池的应用。为了使锂离子二次电池的应用范围变得更广,开发高容量、高循环稳定性、具有良好性能的正极材料和负极材料变得十分必要。LiFePO4/C由于其安全性及循环稳定性成为一种理想的锂离子二次电池正极材料。第三章中使用纳米Fe203作为原料,用传统的固相法制备了纳米LiFePO4/C,并对其性能进行了表征与测试。该纳米LiFePO4/C在5C倍率下经过10个循环依旧可以保持在1526mAh/g的比容量。但是由于纳米Fe203成本过高,不适合大规模生产。第四章中使用普通Fe203作为原料,为了使大颗粒的普通Fe203还原完全,通过在保护气氛中增加了氢气提高其还原性,并探讨了氢含量与LiFePO4/C性能的关系,得到在氢含量为8%时制备的LiFePO4/C具有最好的电化学性能,在0.1 C的倍率下可以达至162mAh/g。喷雾干燥热解法可以制备成分均匀、粒径细小、粒度分布窄的前驱体,而镍锰系材料具较高充放电电压,容量也较锰系材料高,第五章中通过喷雾干燥热解法制备了成分均匀、粒径细小的镍锰氧化物,作为合成LiNi0.5Mn0.5O2的前驱体。通过加入锂源成功合成了LiNi0.5Mn0.5O2正极材料。LiNi0.5Mn0.5O2是一种具有α-NaFeO2结构的层状材料。通过掺MgO对该LiNi0.5Mn0.5O2进行改性。掺杂后样品在0.1C倍率下具有良好的充放电性能和循环性能,容量达到197.85mAh/g,经过10个循环后基本保持不变,但在1C倍率时的循环性能不理想,第一个循环可以保持在195mAh/g,但是经过三个循环后降低到168mAh/g。焦磷酸亚锰具有良好的电化学性能,可以用作锂离子二次电池的负极材料。碳包覆的焦磷酸亚锰可以提高电化学性能。第六章用水热法制备了碳包覆的Mn2P2O7纳米片,用沉淀法合成了没有碳包覆的Mn2P207。并对两种方法的样品进行了表征和测试,发现碳包覆的Mn2P207在高电流(100mA/g)下,其充放电性能及循环性能均远远好于未包覆碳的Mn2P207。碳包覆的Mn2P2O7循环20次以后可以保持316mAh /g,未包覆碳的Mn2P2O7循环20次以后只有112m Ah/g。
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【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM912

【参考文献】