锂离子电池正极材料LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 的制备及掺杂改性研究

发布时间：2021-07-14 04:25

　　在全球化石能源紧缺、环境问题日益突出的大背景下,新型能源市场日益受到人们的重视。锂离子电池自1991年商品化以来,以其安全、便携等优点,迅速成为新型能源市场中的焦点,在锂离子电池正极材料中,LiCoO2占据市场份额最大,但Co元素地球贮藏量不高,导致LiCoO2生产使用成本较大。在2001年LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料被首次报道,其具有生产成本低、比容量大、结构稳定、安全性好等优点,被视为LiCoO2的接替者。间接共沉淀法是制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的常用方法,这种方法首先通过化学共沉淀将Ni、Co、Mn三种元素混匀,再通过研磨将锂盐与Ni、Co、Mn三种元素混合。由于间接共沉淀法采用物理方法混锂,难以保证混锂均匀。本文采用一种新的方法——草酸根直接共沉淀法,合成出LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,这种方法可将Li、Ni、Co、Mn四种元素同时共沉淀,使得材料能够达到原子级混匀；且反应体系始终保持在酸性环境,能够确保Mn2+稳定存在,不会被氧化为Mn4+。本文探究了草酸根直接共沉淀法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材... 

【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 锂离子电池简介
        1.2.1 锂离子电池发展史
        1.2.2 锂离子电池工作原理
    1.3 锂离子电池正极材料简介
        1.3.1 LiCoO_2
        1.3.2 LiNiO_2
        1.3.3 LMnO_2和LMn_2O_4
        1.3.4 LiFePO_4
    1.4 三元系材料Li-Ni-Co-Mn-O研究进展
        1.4.1 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构与充放电反应机理
        1.4.2 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制备
        1.4.3 改性
    1.5 本课题研究意义及内容
第二章 实验材料及表征方法
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 同步热重差热分析(TGA-DSC)
        2.2.2 X-射线衍射(XRD)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 电化学性能测试
第三章 草酸根直接共沉淀法合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料最佳条件的探究
    3.1 引言
    3.2 材料的合成
    3.3 前驱体TGA-DSC分析
    3.4 煅烧温度对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料结构及性能影响
        3.4.1 煅烧温度对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料微观结构的影响
        3.4.2 煅烧温度对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的电化学性能
    3.5 煅烧时间对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料结构及性能影响
        3.5.1 煅烧时间对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料微观结构的影响
        3.5.2 煅烧时间对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的电化学性能
    3.6 混锂量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料结构及性能影响
        3.6.1 混锂量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料微观结构的影响
        3.6.2 不同锂用量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的电化学性能
    3.7 直接共沉淀法合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料与间接共沉淀合成的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料对比
        3.7.1 材料的合成
        3.7.2 两种制备方法对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料微观结构的影响
        3.7.3 两种制备方法对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料电化学性能的影响
    3.8 本章总结
第四章 Mg元素掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的影响
    4.1 引言
    4.2 材料的制备
    4.3 不同掺Mg量材料Li[(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(1-x)Mg_x]O_2的微观结构
        4.3.1 XRD
        4.3.2 SEM
    4.4 不同掺Mg量材料Li[(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(1-x)Mg_x]O_2的电化学性能
        4.4.1 充放电测试
        4.4.2 循环性能测试
        4.4.3 倍率性能测试
        4.4.4 长循环测试
        4.4.5 循环伏安测试
        4.4.6 大倍率放电测试
        4.4.7 阻抗测试
    4.5 本章总结
第五章 Mg、Zn共掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的影响
    5.1 前言
    5.2 材料的制备
    5.3 不同Mg、Zn掺杂量材料Li[(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(1-x)(Mg_(1/2)Zn_(1/2))_x]O_2的微观结构
        5.3.1 XRD
        5.3.2 SEM
    5.4 不同Mg、Zn掺杂量材料Li[(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(1-x)(Mg_(1/2)Zn_(1/2))_x]O_2的电化学性能
        5.4.1 充放电测试
        5.4.2 循环性能测试
        5.4.3 倍率性能测试
        5.4.4 长周期循环
        5.4.5 正极材料循环伏安曲线
        5.4.6 大倍率放电测试
        5.4.7 阻抗测试
    5.5 本章总结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢



本文编号：3283409