富锂锰基正极材料xLi 2 MnO 3 ·（1-x）Li(Mn 1/3 Co 1/3 Ni 1/3 )O 2 的制备优化
发布时间：2021-08-21 18:01
随着当今社会储能需求的增大,对电池的要求越来越高。富锂锰基正极材料由于其具有放电容量高、工作电压高等优点,能够获得高能量密度的电池,而受到广泛的关注。本论文采用共沉淀,以金属硫酸盐、NH3·H2O、NaOH为反应体系,其中NaOH为沉淀剂,NH3·H2O为络合剂,制备出氢氧化镍钴锰前驱体,然后将前驱体与LiOH·H2O充分研磨混合煅烧,制备出了富锂锰基正极材料xLi2MnO3·（1-x）Li（Mn1/3Co1/3Ni1/3）O2,利用XRD、SEM、EDS和电化学工作站等测试手段探索制备条件及组分变化对前驱体和正极材料的结构、形貌、组分以及电化学性能的影响。具体研究结果如下：（1）首先x=0.4时,pH值为10.5,氨水浓度为0.5mol/L,生长时间为30h,制备的前驱体是粒径大小约为6μm的类球形颗粒,颗粒实际组分与理想组分相接近。在煅烧温度为900℃,过锂量为15%的条件下制备的富锂锰基正极材料具有α-NaFeO2层状结构,属于六方晶系,结晶度和有序性良好,电化学性能为最佳。在0.1C下,首次充放电容量分别为307.7mAh/g、228.1mAh/g,库伦效率为74.13%。在0...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理
能、丰富的Fe和P资源、对环境友好等优点，但是导电率低，高倍率放电性能差。它的结构如图1-2，P占据氧原子四面体间隙，形成P04四面体，中心Fe2+与周围6个氧形成Fe06八面体，两个相邻的Fe06八面体公用一个氧原子，构成了 Z字形的空间骨架，Li+在骨架屮占据着八面体位，与Fe06八面体和P04四面体相连。充电时
容量只有理论容量的一半，而且钴的利用率低且资源有限，造价较高。因此它在动力汽车和大型储备电源的应用受到丫限制。它的结构如图1-3,锂离子和钴离子交替占据八面体位置，分别形成与氧原子层平行的单独层，钴酸锂由钴原子层、氧原子层和锂原子层紧密相互堆叠而成，形成了层状结构。充电放电时，锂离子在其所在的平面发生脱出与嵌入，属于二维层状结构。比起一维隧道结构，这就大大增加了锂离子扩散的路径，但是由于静电斥力的影响,层状结构受到破坏，材料的循环性能下降[12]。又由于Co4+的不稳定性，存在隐患，使得安全性成为首要解决的核心问题。? ? ?C ?編a I Li 參 Co? 0?图1-3层状LiCoO；!的结构示意图Figure 1-3 Schematic diagram of the layered LiCoCb钴酸锂的合成方法主要有高温固相合成法、低温固相合成法[13-15]、溶胶-凝胶法、水热合成法、喷雾干燥法[16]、微波合成法等，而最常用的制备方法是高温固相合成法。固相反应一般是利用高温下离子和原子通过反应物
【参考文献】：
期刊论文
[1]富锂锰基材料制备工艺及组分设计研究进展[J]. 冯海兰,刘亚飞,陈彦彬. 电源技术. 2014(08)
[2]不同组分下富锂正极材料xLi2MnO3·（1-x）LiNi0.5Mn0.5O2（x=0.1-0.8）的晶体结构与电化学性能[J]. 陈来,陈实,胡道中,苏岳锋,李维康,王昭,包丽颖,吴锋. 物理化学学报. 2014(03)
[3]共沉淀法合成球形正极材料xLi2MnO3·（1-x）Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2（x=0.2、0.4、0.6）及其性能研究[J]. 杨越,徐盛明,翁雅青,黄国勇,李林艳. 功能材料. 2013(19)
[4]改进共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料[J]. 谌谷春,唐新村,王志敏. 中南大学学报(自然科学版). 2012(10)
[5]锂离子电池正极材料xLi2MnO3·（1-x）Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的制备及表征[J]. 王昭,吴锋,苏岳锋,包丽颖,陈来,李宁,陈实. 物理化学学报. 2012(04)
[6]锂离子电池正极材料的结构设计与改性[J]. 王兆翔,陈立泉,黄学杰. 化学进展. 2011(Z1)
[7]锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展[J]. 蒋兵. 湖南有色金属. 2011(01)
[8]制备镍、钴、锰复合氢氧化物的热力学分析[J]. 苏继桃,苏玉长,赖智广. 电池工业. 2008(01)
[9]锂离子电池正极材料的现状与发展[J]. 易惠华,戴永年,代建清,姚耀春,胡成林. 云南化工. 2005(01)
[10]锂离子电池的研究进展(二)[J]. 章少华,谢冰. 佛山陶瓷. 2003(09)
博士论文
[1]锂离子电池层状正极材料及其前驱体的制备与性能研究[D]. 杨志.中南大学 2010
硕士论文
[1]球形高密度LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成优化和性能研究[D]. 唐泽勋.湘潭大学 2008
本文编号：3356076
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理
能、丰富的Fe和P资源、对环境友好等优点，但是导电率低，高倍率放电性能差。它的结构如图1-2，P占据氧原子四面体间隙，形成P04四面体，中心Fe2+与周围6个氧形成Fe06八面体，两个相邻的Fe06八面体公用一个氧原子，构成了 Z字形的空间骨架，Li+在骨架屮占据着八面体位，与Fe06八面体和P04四面体相连。充电时
容量只有理论容量的一半，而且钴的利用率低且资源有限，造价较高。因此它在动力汽车和大型储备电源的应用受到丫限制。它的结构如图1-3,锂离子和钴离子交替占据八面体位置，分别形成与氧原子层平行的单独层，钴酸锂由钴原子层、氧原子层和锂原子层紧密相互堆叠而成，形成了层状结构。充电放电时，锂离子在其所在的平面发生脱出与嵌入，属于二维层状结构。比起一维隧道结构，这就大大增加了锂离子扩散的路径，但是由于静电斥力的影响,层状结构受到破坏，材料的循环性能下降[12]。又由于Co4+的不稳定性，存在隐患，使得安全性成为首要解决的核心问题。? ? ?C ?編a I Li 參 Co? 0?图1-3层状LiCoO；!的结构示意图Figure 1-3 Schematic diagram of the layered LiCoCb钴酸锂的合成方法主要有高温固相合成法、低温固相合成法[13-15]、溶胶-凝胶法、水热合成法、喷雾干燥法[16]、微波合成法等，而最常用的制备方法是高温固相合成法。固相反应一般是利用高温下离子和原子通过反应物
【参考文献】：
期刊论文
[1]富锂锰基材料制备工艺及组分设计研究进展[J]. 冯海兰,刘亚飞,陈彦彬. 电源技术. 2014(08)
[2]不同组分下富锂正极材料xLi2MnO3·（1-x）LiNi0.5Mn0.5O2（x=0.1-0.8）的晶体结构与电化学性能[J]. 陈来,陈实,胡道中,苏岳锋,李维康,王昭,包丽颖,吴锋. 物理化学学报. 2014(03)
[3]共沉淀法合成球形正极材料xLi2MnO3·（1-x）Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2（x=0.2、0.4、0.6）及其性能研究[J]. 杨越,徐盛明,翁雅青,黄国勇,李林艳. 功能材料. 2013(19)
[4]改进共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料[J]. 谌谷春,唐新村,王志敏. 中南大学学报(自然科学版). 2012(10)
[5]锂离子电池正极材料xLi2MnO3·（1-x）Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的制备及表征[J]. 王昭,吴锋,苏岳锋,包丽颖,陈来,李宁,陈实. 物理化学学报. 2012(04)
[6]锂离子电池正极材料的结构设计与改性[J]. 王兆翔,陈立泉,黄学杰. 化学进展. 2011(Z1)
[7]锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展[J]. 蒋兵. 湖南有色金属. 2011(01)
[8]制备镍、钴、锰复合氢氧化物的热力学分析[J]. 苏继桃,苏玉长,赖智广. 电池工业. 2008(01)
[9]锂离子电池正极材料的现状与发展[J]. 易惠华,戴永年,代建清,姚耀春,胡成林. 云南化工. 2005(01)
[10]锂离子电池的研究进展(二)[J]. 章少华,谢冰. 佛山陶瓷. 2003(09)
博士论文
[1]锂离子电池层状正极材料及其前驱体的制备与性能研究[D]. 杨志.中南大学 2010
硕士论文
[1]球形高密度LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成优化和性能研究[D]. 唐泽勋.湘潭大学 2008
本文编号：3356076
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