锂离子电池富锂正极材料的研究

发布时间：2017-08-20 02:03

  本文关键词：锂离子电池富锂正极材料的研究

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【摘要】：目前,锂离子电池在市场上的应用越来越广泛,在电动车电池与智能手机电池的应用上的要求也越来越高。然而正极材料的选取在一定程度上是影响锂离子电池性能的关键因素,富锂正极材料应用在锂离子电池上时,能显现出较高的比容量,循环稳定性能优良等优点,已经成为全世界很多研究人员的关注与青睐,在未来的商业生产上会成为主要的正极材料。本文研究的是三组分材料的合成与表征及电化学性能,材料的化学式为xLi2MnO3·y LiMn1/2Ni1/2O2·(1-x-y)LiCoO2,该材料是由三种不同材料组成的复合材料。研究的内容是在具有相同钴元素含量的材料,确定其组分比例最好的材料。首先确定的LiCoO2组分在三种材料中所占比例为0,此时不存在LiCoO2组分。分别为x=0.1、x=0.3、x=0.5、x=0.7、x=0.9五种情况,对每种材料进行性能测试及分析,当x=0.5时,材料具有最好的电化学性能。通过电化学测试分析可知当x=0.5时,其首圈充放电具有最小的不可逆容量,在相同电流密度下进行循环性能测试也具有有最好的稳定性,尤其是在大电流下的循环性能分析中,材料0.5Li2MnO3·0.5LiMn1/2Ni1/2O2的放电容量的保持率为97.6%,并且在高电流倍率下该材料的容量也是最好的。其次,确定LiCoO2组分所占比例为0.1时,x的值分别为x=0.05、x=0.25、x=0.45、x=0.65、x=0.85,对每种样品进行表征及电化学性能分析,其中x=0.45时的材料,即材料0.45Li2MnO3·0.45LiMn1/2Ni1/2O2·0.1LiCoO2具有最好的电化学性能,其首次充放电情况,循环稳定性能以及倍率性能,在同组材料对比中都是比较好的。最后,确定当LiCoO2组分所占比例为0.2时,x的值分别为x=0、x=0.2、x=0.4、x=0.6、x=0.8。其中x=0.4时材料具有最好的电化学性能。此时的材料为0.4Li2MnO3·0.4LiMn1/2Ni1/2O2·0.2LiCoO2,材料的首次充放电情况,循环性能,倍率性能都是最好的。通过三组数据的比较,材料中Li2MnO3与LiMn1/2Ni1/2O2两种组分的组分比例为1:1时,材料的电化学性能最好。当LiCoO2组分所占比例为0.1时,材料所具有的电化学性质明显好于其他两组材料。
【关键词】：锂离子电池 富锂正极材料 电化学性质 共沉淀
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要11-12
• Abstract12-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 引言13
• 1.2 锂离子电池正极材料简述13-15
• 1.2.1 正极材料简介13-14
• 1.2.2 LiCoO_2正极材料14
• 1.2.3 LiNiO_2正极材料14
• 1.2.4 锂锰氧化物正极材料14-15
• 1.2.5 LiFePO_4正极材料15
• 1.2.6 Li-Ni-Mn-Co-O复合三元正极材料15
• 1.3 锂离子电池富锂正极材料的研究现状15-17
• 1.3.1 富锂正极材料的结构特点15-16
• 1.3.2 富锂正极材料的充放电机理16-17
• 1.3.3 富锂正极材料的合成方法17
• 1.4 富锂材料的改性研究17-18
• 1.4.1 离子掺杂17-18
• 1.4.2 表面包覆18
• 1.5 本文的研究内容及意义18-20
• 第2章 实验部分20-23
• 2.1 实验的主要药品和仪器20-21
• 2.1.1 实验药品20
• 2.1.2 实验仪器20-21
• 2.2 制备纽扣电池21-22
• 2.2.1 制备正极材料21
• 2.2.2 组装纽扣电池21-22
• 2.3 材料的测试方法22
• 2.3.1 扫描电子显微镜测试（SEM）22
• 2.3.2 x射线粉末衍射分析（XRD）22
• 2.3.3 电化学性能测试22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 xLi_2MnO_3·(1-x)LiMn_(1/2)Ni_(1/2)O_2的研究23-32
• 3.1 引言23
• 3.2 前驱体的制备23-24
• 3.3 富锂正极材料的制备24
• 3.4 材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMn_1/2Ni_1/2O_2的结构表征24-27
• 3.4.1 材料的结构分析24-26
• 3.4.2 材料的形貌分析26-27
• 3.5 材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMn_1/2Ni_1/2O_2的电化学性能27-31
• 3.5.1 首次充放电性能测试分析27-28
• 3.5.2 循环稳定性能测试分析28-30
• 3.5.3 倍率性能测试分析30-31
• 3.6 本章小结31-32
• 第4章 xLi_2MnO_3·(0.9-x)LiMn_(1/2)Ni_(1/2)O_2·0.1LiCoO_2的研究32-41
• 4.1 引言32
• 4.2 前驱体的制备32
• 4.3 富锂正极材料的制备32-33
• 4.4 材料xLi_2MnO_3·(0.9-x)LiMn_(1/2)Ni_(1/2)O_2·0.1LiCoO_2的表征33-36
• 4.4.1 材料的结构分析33-35
• 4.4.2 材料的形貌分析35-36
• 4.5 材料xLi_2MnO_3·(0.9-x)LiMn_(1/2)Ni_(1/2)O_2·0.1LiCoO_2的电化学性能36-40
• 4.5.1 首次充放电性能测试分析36-37
• 4.5.2 循环稳定性能测试分析37-39
• 4.5.3 倍率性能测试分析39-40
• 4.6 本章小结40-41
• 第5章 xLi_2MnO_3·(0.8-x)LiMn_(1/2)Ni_(1/2)O_2·0.2LiCoO_2的研究41-50
• 5.1 引言41
• 5.2 前驱体的制备41
• 5.3 富锂正极材料的制备41-42
• 5.4 材料xLi_2MnO_3·(0.8-x)LiMn_(1/2)Ni_(1/2)O_2·0.2LiCoO_2的表征42-45
• 5.4.1 材料的结构分析42-44
• 5.4.2 材料的形貌分析44-45
• 5.5 材料xLi_2MnO_3·(0.8-x)LiMn_(1/2)Ni_(1/2)O_2·0.2LiCoO_2的电化学性能45-49
• 5.5.1 首次充放电性能测试分析45-46
• 5.5.2 循环稳定性能测试分析46-48
• 5.5.3 倍率性能测试分析48-49
• 5.6 本章小结49-50
• 结论50-52
• 参考文献52-58
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文58-60
• 致谢60

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