锂离子正极材料xLi[Li 1/3 Mn 2/3 ]O 2 ·(1-x)Li[Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3
发布时间：2024-03-08 18:37
镍钴锰三元系锂离子电池正极材料以其安全性能突出、制造成本低、充放电比容量高、循环性能好等优势，被视为最有前途的锂离子电池正极材料之一。本文主要采用固相、液相法制备锂离子三元正极材料xLi[Li1/3Mn2/3]O2(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2，并对其进行阴、阳离子掺杂改性，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电化学交流阻抗和电池充放电测试仪等手段，对材料的性能进行表征。 以LiOH H2O为锂源，Ni(OH)2为镍源，Co3O4为钴源，MnO2为锰源，高温固相法合成了镍钴锰三元锂离子正极材料。研究了预烧和烧结过程中，温度、时间对目标材料结构、形貌和电化学性能的影响，确定了高温固相合成工艺条件：原料经500℃预烧5h得到前驱体，在经过830℃烧结9h得到最终产物。扫描电子显微镜、XRD检测结果表明：合成材料颗粒均匀，形貌规整，并且制备颗粒的晶体结构基本完整，结晶度高，具有α-NaFeO2型结构。采用扣式电池电化学测试方法，进行恒流充/放电、电化学阻抗等分析测试，得出首次放电比容量为171mAhg-1，在2.0～4.8V以0.1C的充放电下效率达9...
【文章页数】：83 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 锂离子电池的发展历史
1.3.1 锂离子电池的发展时间史
1.3.2 锂离子电池的工作原理
1.4 锂离子电池正极材料
1.4.1 几种锂离子正极材料的特点
1.4.2 锂离子正极材料的选取原则
1.5 层状锂离子电池正极材料的制备方法
1.5.1 固相反应法
1.5.2 共沉淀法
1.5.3 溶胶－凝胶法
1.5.4 其它方法
1.6 三元材料的技术进展
1.7 层状锂离子电池正极材料的改性
1.7.1 金属离子掺杂
1.7.2 非金属离子掺杂
1.7.3 包覆改性
1.8 课题的研究内容及意义
1.8.1 课题的研究意义
1.8.2 课题的研究内容
第2章 实验材料及测试方法
2.1 实验药品与仪器
2.1.1 实验所用药品
2.1.2 实验所用仪器
2.2 合成三元正极材料 xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的实验流程
2.3 材料物理化学性质的表征
2.3.1 X 射线衍射分析 (XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)表征
2.3.3 能量分散谱仪(EDS)
2.4 合成材料电化学性能测试
2.4.1 电极的制备和钮扣电池的组装
2.4.2 恒电流充放电性能测试
2.4.3 循环伏安和交流阻抗测试
第3章 xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2正极材料的制备和性能研究
3.1 不同制备温度对材料结构性能的影响
3.1.1 不同制备温度对材料结构的影响
3.1.2 不同制备温度对材料电化学性能的影响
3.1.3 不同制备温度对材料粒径的影响
3.1.4 直接进行高温烧结制备正极材料
3.2 预合成时间对材料结构性能的影响
3.2.1 预合成时间对材料结构的影响
3.2.2 预合成时间对材料性能的影响
3.3 合成时间对材料结构性能的影响
3.3.1 合成时间对材料结构的影响
3.3.2 合成时间对材料电化学性能的影响
3.4 电化学交流阻抗测试
3.5 本章小结
第4章 对 xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的改性研究
4.1 掺杂 F-正极材料 xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的制备及性能研究
4.1.1 正极材料 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O((2-z))Fz的制备
4.1.2 掺杂 LiF 对正极材 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O((2-z))Fz的影响
4.2 掺杂 Al3+的 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co((1/3-y))Aly]O2正极材料的制备及性能研究
4.2.1 正极材料 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co((1/3-y))Aly]O2的制备
4.2.2 掺 Al 对 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co((1/3-y))Aly]O2正极材料的影响
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
本文编号：3922220
【文章页数】：83 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 锂离子电池的发展历史
1.3.1 锂离子电池的发展时间史
1.3.2 锂离子电池的工作原理
1.4 锂离子电池正极材料
1.4.1 几种锂离子正极材料的特点
1.4.2 锂离子正极材料的选取原则
1.5 层状锂离子电池正极材料的制备方法
1.5.1 固相反应法
1.5.2 共沉淀法
1.5.3 溶胶－凝胶法
1.5.4 其它方法
1.6 三元材料的技术进展
1.7 层状锂离子电池正极材料的改性
1.7.1 金属离子掺杂
1.7.2 非金属离子掺杂
1.7.3 包覆改性
1.8 课题的研究内容及意义
1.8.1 课题的研究意义
1.8.2 课题的研究内容
第2章 实验材料及测试方法
2.1 实验药品与仪器
2.1.1 实验所用药品
2.1.2 实验所用仪器
2.2 合成三元正极材料 xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的实验流程
2.3 材料物理化学性质的表征
2.3.1 X 射线衍射分析 (XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)表征
2.3.3 能量分散谱仪(EDS)
2.4 合成材料电化学性能测试
2.4.1 电极的制备和钮扣电池的组装
2.4.2 恒电流充放电性能测试
2.4.3 循环伏安和交流阻抗测试
第3章 xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2正极材料的制备和性能研究
3.1 不同制备温度对材料结构性能的影响
3.1.1 不同制备温度对材料结构的影响
3.1.2 不同制备温度对材料电化学性能的影响
3.1.3 不同制备温度对材料粒径的影响
3.1.4 直接进行高温烧结制备正极材料
3.2 预合成时间对材料结构性能的影响
3.2.1 预合成时间对材料结构的影响
3.2.2 预合成时间对材料性能的影响
3.3 合成时间对材料结构性能的影响
3.3.1 合成时间对材料结构的影响
3.3.2 合成时间对材料电化学性能的影响
3.4 电化学交流阻抗测试
3.5 本章小结
第4章 对 xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的改性研究
4.1 掺杂 F-正极材料 xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的制备及性能研究
4.1.1 正极材料 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O((2-z))Fz的制备
4.1.2 掺杂 LiF 对正极材 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O((2-z))Fz的影响
4.2 掺杂 Al3+的 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co((1/3-y))Aly]O2正极材料的制备及性能研究
4.2.1 正极材料 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co((1/3-y))Aly]O2的制备
4.2.2 掺 Al 对 xLi[Li1/3Mn2/3]O2 (1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co((1/3-y))Aly]O2正极材料的影响
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
本文编号：3922220
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