富锂锰基氧化物的改性与电化学性能研究
发布时间：2023-04-11 18:05
富锂锰基氧化物具有储量丰富、理论比容量高、循环性能好和价格低廉等优点,成为下一代动力锂电池正极材料的候选者之一,但其较大的首次不可逆容量与较差的倍率性能限制了材料的实际应用。本课题以富锂锰基氧化物体系为研究对象,研究了酸表面改性、Ti元素掺杂改性与YSZ表面包覆改性对材料的组织结构演变的影响,分析了基于该材料制备的扣式电池充放电行为与材料组织结构之间的关系,并分析了材料电化学性能与改性后材料组织结构的关系,阐明了改性对材料电化学性能影响的机理。通过化学共沉淀法制备过渡金属盐前驱体,充分混合的未煅烧过渡金属盐前驱体与碳酸锂混合物在10MPa下预压后进行煅烧,可获得最优层状结构的富锂锰基氧化物材料,煅烧得到的粉体粒径分布于300nm至400nm之间。采用0.2M浓度的稀硝酸溶液进行改性处理,结果显示酸腐蚀导致材料层状结构减少,类尖晶石相比例增加。材料酸腐蚀4小时后,在0.1C倍率下循环比容量峰值达到231m Ah/g,比未使用酸腐蚀的材料的比容量提高了30m Ah/g;在2C倍率下峰值达到123.6m Ah/g,比未使用酸腐蚀的材料的比容量提高了43.6m Ah/g。经TiO2<...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池简介
1.3 锂离子电池正极材料分类
1.3.1 层状结构正极材料
1.3.2 尖晶石结构正极材料
1.3.3 橄榄石结构正极材料
1.4 富锂锰基材料的结构特性与活化机理
1.5 富锂锰基材料的制备方法
1.6 富锂锰基氧化物的体相掺杂研究
1.7 富锂锰基氧化物的表面包覆研究
1.8 本文主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
2.1 试验材料及仪器
2.1.1 试验所需原材料
2.1.2 试验仪器
2.2 试验样品的制备
2.2.1 Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2粉体的制备
2.2.2 Ti掺杂材料Li1.2–4xTixMn0.54Ni0.13Co0.13O2粉体的制备
2.2.3 YSZ表面包覆改性粉体的制备
2.3 电极材料制备及电池组装
2.4 材料的组织结构分析
2.4.1 X射线衍射(XRD)
2.4.2 扫描电镜(SEM)分析与能谱(EDS)分析
2.4.3 ICP分析
2.4.4 红外光谱(IR)分析
2.4.5 拉曼光谱(Raman)分析
2.4.6 光电子能谱分析
2.5 电化学性能测试
2.5.1 充放电性能测试
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 电化学阻抗谱测试
第3章 富锂锰基氧化物的制备与酸表面改性研究
3.1 过渡金属源及对材料组织结构的影响
3.2 使用分散剂对材料组织结构的影响
3.3 使用酸处理对材料组织结构的影响
3.4 不同酸处理时间材料的电化学性能
3.5 本章小结
第4章 Ti掺杂对富锂锰基氧化物的改性研究
4.1 掺杂材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的制备与表征
4.1.1 掺杂材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的结构分析
4.1.2 掺杂材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的微观形貌
4.2 掺杂材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的电化学行为
4.3 本章小结
第5章 YSZ对富锂锰基氧化物的表面改性研究
5.1 水热法制备YSZ表面改性材料的制备与表征
5.1.1 水热法填充量对材料组织结构的影响
5.1.2 YSZ质量比对材料组织结构的影响
5.1.3 不同YSZ质量比材料的电化学性能
5.2 预包覆法制备YSZ表面改性材料的制备与表征
5.2.1 预包覆法制备YSZ表面改性材料的组织结构
5.2.2 预包覆法制备YSZ表面改性材料的电化学性能
5.3 掺杂共表面改性材料的制备与表征
5.3.1 掺杂共表面改性材料的组织结构
5.3.2 掺杂共表面改性材料的电化学性能
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3789520
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池简介
1.3 锂离子电池正极材料分类
1.3.1 层状结构正极材料
1.3.2 尖晶石结构正极材料
1.3.3 橄榄石结构正极材料
1.4 富锂锰基材料的结构特性与活化机理
1.5 富锂锰基材料的制备方法
1.6 富锂锰基氧化物的体相掺杂研究
1.7 富锂锰基氧化物的表面包覆研究
1.8 本文主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
2.1 试验材料及仪器
2.1.1 试验所需原材料
2.1.2 试验仪器
2.2 试验样品的制备
2.2.1 Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2粉体的制备
2.2.2 Ti掺杂材料Li1.2–4xTixMn0.54Ni0.13Co0.13O2粉体的制备
2.2.3 YSZ表面包覆改性粉体的制备
2.3 电极材料制备及电池组装
2.4 材料的组织结构分析
2.4.1 X射线衍射(XRD)
2.4.2 扫描电镜(SEM)分析与能谱(EDS)分析
2.4.3 ICP分析
2.4.4 红外光谱(IR)分析
2.4.5 拉曼光谱(Raman)分析
2.4.6 光电子能谱分析
2.5 电化学性能测试
2.5.1 充放电性能测试
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 电化学阻抗谱测试
第3章 富锂锰基氧化物的制备与酸表面改性研究
3.1 过渡金属源及对材料组织结构的影响
3.2 使用分散剂对材料组织结构的影响
3.3 使用酸处理对材料组织结构的影响
3.4 不同酸处理时间材料的电化学性能
3.5 本章小结
第4章 Ti掺杂对富锂锰基氧化物的改性研究
4.1 掺杂材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的制备与表征
4.1.1 掺杂材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的结构分析
4.1.2 掺杂材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的微观形貌
4.2 掺杂材料Li1.2–4xTixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的电化学行为
4.3 本章小结
第5章 YSZ对富锂锰基氧化物的表面改性研究
5.1 水热法制备YSZ表面改性材料的制备与表征
5.1.1 水热法填充量对材料组织结构的影响
5.1.2 YSZ质量比对材料组织结构的影响
5.1.3 不同YSZ质量比材料的电化学性能
5.2 预包覆法制备YSZ表面改性材料的制备与表征
5.2.1 预包覆法制备YSZ表面改性材料的组织结构
5.2.2 预包覆法制备YSZ表面改性材料的电化学性能
5.3 掺杂共表面改性材料的制备与表征
5.3.1 掺杂共表面改性材料的组织结构
5.3.2 掺杂共表面改性材料的电化学性能
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3789520
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