锂离子电池用三元正极材料LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 的制备与改性研究

发布时间：2024-07-06 05:04

　　LiCoO2正极材料是当前锂离子电池商业化应用最广泛的正极材料之一，但自身缺陷如钴资源储量少、对环境不友好等问题制约了其进一步发展，而与LiCoO2结构相似的三元复合材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)正逐渐成为新一代锂离子电池正极材料。对其研究获得如下结果： 1.采用传统的高温固相法制备层状NCM正极材料，探索烧结制度、原料及球磨速度等工艺条件对NCM性能的影响。测试结果表明，当采用Co3O4(1)作为钴源，球磨转速为300r/min，球磨时间为4h，烧结制度为600℃预烧5h、950℃烧结20h时合成的NCM具有最好的电化学性能。 2.将Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体与LiNO3为原料制备NCM，在750℃-950℃范围内考察烧结温度对产物NCM的结构及电化学性能的影响；并在最佳烧结条件下对NCM进行球磨-退火处理，考察退火温度对NCM性能的影响。测试结果表明，850℃烧结下，样品具有最好的循环稳定性和倍率性能。对材料退火处理后，材料的循环性能和倍率性能进一步提高，800℃退火处理的NCM材料倍率性能最好，在5C大电流放电下的放电比容量达到116.6...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
引言
1 绪论
    1.1 锂离子电池简介
        1.1.1 锂离子电池工作原理
        1.1.2 锂离子电池结构
        1.1.3 锂离子电池的优缺点
    1.2 全固态锂电池简介
        1.2.1 全固态锂电池的结构
        1.2.2 全固态锂电池的优点
        1.2.3 全固态锂电池目前需克服的问题
    1.3 常用锂二次电池正极材料研究进展
        1.3.1 LiCoO₂正极材料
        1.3.2 LiNiO₂正极材料
        1.3.3 LiMn₂O₄正极材料
        1.3.4 LiFePO₄正极材料
    1.4 三元层状 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料研究进展
    1.5 选择课题的思路与研究内容
        1.5.1 选择课题的思路
        1.5.2 研究内容
2 实验研究方法
    2.1 引言
    2.2 实验主要原材料及设备
        2.2.1 实验主要设备
        2.2.2 实验主要原料
    2.3 材料表征
        2.3.1 X-射线粉末衍射(XRD)测试
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)测试
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)测试
        2.3.4 电化学性能表征
        2.3.5 全固态锂电池电化学性能测试
        2.3.6 电化学阻抗(EIS)测试
3 固相法制备 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O2

    3.1 引言
    3.2 固相法合成 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂研究工艺
        3.2.1 钴源对合成 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的影响
        3.2.2 球磨速度对 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的影响
        3.2.3 预烧温度对合成 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的影响
        3.2.4 烧结温度对合成 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的影响
    3.3 本章小结
4 热处理工艺对 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂性能的影响
    4.1 引言
    4.2 不同烧结温度制备 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂

        4.2.1 不同烧结温度对 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂结构的影响
        4.2.2 烧结温度对 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电化学性能的影响
    4.3 退火工艺对 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的影响
        4.3.1 不同退火温度对 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂结构的影响
        4.3.2 退火工艺对 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电化学性能的影响
    4.4 本章小结
5 Al₂O₃表面改性LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的工艺研究
    5.1 引言
    5.2 不同包覆方法制备 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂

    5.3 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的性能表征
        5.3.1 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂结构表征
        5.3.2 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电化学性能表征
    5.4 溶胶-凝胶法制备 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂

        5.4.1 烧结温度对 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂结构的影响
        5.4.2 烧结温度对 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电化学性能的影响
        5.4.3 包覆量对 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂结构的影响
        5.4.4 包覆量对 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电化学性能的影响
    5.5 本章小结
6 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在全固态锂电池中的电化学性能研究
    6.1 引言
    6.2 高温固相法制备的 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能
    6.3 退火工艺处理的 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能
    6.4 Al₂O₃包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的电化学性能
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：4002103

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