锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂前驱体制备工艺研究

发布时间：2020-08-04 12:44

【摘要】：随着近年来新能源汽车行业的飞速发展,市场对高性能动力电池的需求也越加强烈。然而大规模商业化生产的锂离子电池大多存在着缺陷,如钴酸锂电池价格昂贵,镍酸锂电池难以制备等。以镍钴铝酸锂作为正极材料的锂离子电池,同时具备容量高,稳定性良好,价格便宜等优点,具有很强的应用潜力。但现有方法制备的镍钴铝酸锂存在着产品阳离子混排严重、粒度难以控制、污染严重等问题。针对以上问题,本文对镍钴铝酸锂前驱体的生产工艺进行了改进。本文使用安全无污染的氨三乙酸代替氨水作为络合剂,采用共沉淀法制备锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂前驱体。使用该方法制备的镍钴铝酸锂前驱体金属元素分布均匀,形貌良好,粒度可控。通过讨论络合剂加入量、反应时间、陈化过程和铝源对镍钴铝酸锂前驱体晶体结构、形貌和粒度的影响,确定了制备的最优条件。针对共沉淀法制备的前驱体材料结晶度低的问题,本文使用了共沉淀-水热两步法来提高前驱体产品的结晶度。本文以共沉淀法制备的前驱体为原料,对前驱体进行水热处理。使用两步法制备的镍钴铝酸锂前驱体具备良好的β-Ni(OH)_2型结构,并保持了共沉淀产品的颗粒形态与粒度。使用这种方法制备前驱体制成的镍钴铝酸锂,具有阳离子混排程度低,层状特性强等优势。通过讨论水热过程中添加剂对前驱体产品的影响,确定了最佳制备条件。鉴于铝空电池作为新能源汽车动力电池发展势头非常强劲,本文也研究了金属元素Yb对铝空电池阳极材料性能的影响。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM912;O614.111
【图文】：

天津大学硕士学位论文材料中脱嵌，并在外加电压的作用下向负极运动放电过程则刚好相反，Li+从负极材料中脱嵌，通嵌入锂离子电池正极材料中。锂离子电池的工作电池性能的决定性作用。举例，锂离子电池工作机理如图所示，由于电池负极之间往复运动，并在正极与负极处进行嵌入/O2锂离子电池正负极和总反应方程式如图 2 所示。

2图 1-2 LiCoO2放电反应方程式Fig.1-2 The discharge reaction equation of LiCoO21.1.3 锂离子电池的突出优势与应用随着人们对电池技术研究的深入，动力电池的种类也丰富起来。常见动力电有锂离子电池、铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池、铝-空气电池等。各种动电池参数对比如表 1-1[2,3]所示。

图 1-3 钴酸锂层状结构示意图Fig. 1-3 The structure of LiCoO2电池正极材料时表现出了良好的电化/g，实际比容量约 140 mAh/g，通常料经过近年来的不断优化，能量密度Ah/g，在手机领域得到了大量应用。为正极材料的电池得到了大规模商用池的电化学性能存在很多不足，如循性不好等，使它很难胜任新能源汽车是在生产过程还是废电池回收过程中了限制。相比于常见的金属，钴矿石成本居高不下。正极材料

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本文编号：2780568