单晶LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 正极材料的合成与改性

发布时间：2022-04-27 20:22

　　LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂三元正极材料（简称为NMC622）通过调整镍钴锰三种过渡金属元素的化学计量比例组成,具有高能量密度、低成本、安全性好等优点;同时过渡金属元素之间的相互影响,解决了Li₂CoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂三种层状材料单独作用时的某些缺陷,是最具前景的动力电池正极材料之一。常规商业用二次颗粒聚合型NCM622材料在循环过程中会因为团聚体内部应力差异引发一系列问题,如循环过程中二次粒子开裂导致电荷转移电阻增大,降低电池容量。本文通过改进NCM622材料的微观形态,使得材料以单晶颗粒的形式存在来解决上述问题;并通过对该材料的合成和改性进行研究,得出单晶型NCM622材料电化学性能的影响机理,优化改性效果,得出以下结论:（1）采用L16（4~5）正交实验,以高温固相反应第三个温度平台T（°C）、最终温度平台保温时间t（h）、锂源中Li元素和前驱体的配比m[Li/（Mn+Ni+Co）摩... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 文献综述
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池的组成和工作原理
        1.2.1 锂离子电池的结构组成
        1.2.2 锂离子电池的工作原理
    1.3 锂离子电池正极材料的发展概况
        1.3.1 层状LiCoO_2
        1.3.2 尖晶石型LiMn_2O_4
        1.3.3 LiNiO_2
    1.4 三元层状Li–Ni–Co–Mn–O正极材料的研究进展
        1.4.1 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2三元正极材料
        1.4.2 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料研究进展
        1.4.3 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料改性
    1.5 本文的选题依据及主要研究内容
2 实验方法
    2.1 实验原理与仪器
    2.2 实验样品制备
        2.2.1 高温固相烧结
        2.2.2 Ti、Zr共掺杂
        2.2.3 CuO包覆处理
        2.2.4 扣式电池的组装
    2.3 物理性能表征
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 元素含量分析
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 充放电循环测试
        2.4.2 循环伏安测试
        2.4.3 交流阻抗测试
3 纯相单晶型LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的合成
    3.1 引言
    3.2 实验方案设计
    3.3 实验结果分析
    3.4 烧结温度对材料的影响
        3.4.1 烧结温度对晶体结构的影响
        3.4.2 烧结温度对材料形貌的影响
        3.4.3 烧结温度对材料电化学性能的影响
    3.5 本章小结
4 单晶型LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的掺杂改性
    4.1 引言
    4.2 实验方案
    4.3 Ti、Zr共掺杂对单晶型NCM622的影响
        4.3.1 掺杂对晶格结构和晶胞参数的影响
        4.3.2 掺杂对材料微观形貌的影响
        4.3.3 掺杂对材料电化学性能的影响
        4.3.4 掺杂对材料循环伏安曲线的影响
    4.4 本章小结
5 单晶型LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的表面改性研究
    5.1 引言
    5.2 实验方案
    5.3 CuO包覆对单晶型NCM622的影响
        5.3.1 CuO包覆对晶格结构的影响
        5.3.2 CuO包覆对晶体形貌的影响
        5.3.3 CuO包覆对材料电化学性能的影响
        5.3.4 CuO包覆对材料伏安曲线(CV)的影响
        5.3.5 CuO包覆对材料EIS的影响
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrochemical performance of a nickel-rich LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cathode material for lithium-ion batteries under different cut-off voltages[J]. Kai-lin Cheng,Dao-bin Mu,Bo-rong Wu,Lei Wang,Ying Jiang,Rui Wang.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(03)
[2]锂离子电池隔膜及技术进展[J]. 王畅,吴大勇.  储能科学与技术. 2016(02)
[3]Ni-Mn共掺杂高电压钴酸锂锂离子电池正极材料[J]. 胡国荣,卢苇,梁龙伟,曹雁冰,彭忠东,杜柯.  无机化学学报. 2015(01)
[4]锂离子电池三元正极材料[Li-Ni-Co-Mn-O]的研究进展[J]. 徐群杰,周罗增,刘明爽,潘红涛,邓先钦.  上海电力学院学报. 2012(02)
[5]锂离子电池正极材料LiNiO2存在的问题与解决办法[J]. 叶乃清,刘长久,沈上越.  无机材料学报. 2004(06)
[6]锂离子二次电池电解质材料LiPF6的制备及表征[J]. 滕祥国,戴纪翠,马培华.  无机化学学报. 2004(09)
[7]锂离子电池负极材料的现状与发展[J]. 吴国良.  电池. 2001(02)
[8]锂离子电池碳负极材料的研究[J]. 吴升晖,尤金跨,林祖赓.  电源技术. 1998(01)

博士论文
[1]锂离子电池锡基负极材料的电化学制备及性能研究[D]. 樊小勇.厦门大学 2008



本文编号：3649111