5V高电压尖晶石LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 正极材料的制备及表面改性研究

发布时间：2021-04-19 01:33

　　在高电压正极材料中,尖晶石结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）由于工作电压高（4.7 V）、理论比容量大(147 mAh g^-1),是一种具有很大应用潜力的正极材料。但是,在LNMO正极材料的发展中仍然有许多问题需要解决。首先,电极材料的电化学性能与材料的结构完整性、粒径大小、粒度分布、形貌等性质密切相关。因此,如何设计有效的制备方法合成出纯相、具有一定特殊形貌、且能够有效促进锂离子与电子迁移的LNMO正极材料,并将其应用于全电池的测试中,就成为本论文的研究重点之一。其次,LNMO在高电压环境下工作会涉及多种表面化学问题,如不可逆的表面相变、过渡金属溶解、Mn³⁺的姜-泰勒效应、电解质氧化等问题。通过金属氧化物、磷酸盐、固态电解质等包覆LNMO表面,可以避免正极材料直接暴露于电解液,从而有效的缓解上述问题。然而,使用传统方法很难使包覆层均匀分布于LNMO电极表面。因此,设计先进的薄膜沉积技术,制备出均匀且厚度可控的薄膜,包覆于LNMO表面;并探索包覆材料对LNMO表面... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：172 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

近期商业化的锂离子电池正极材料的能量密度

Li 离子占据 8a位置，Ni 离子占据 4b，Mn 离子占据 12d位置，O离子占据 8c 和 24e 位置（如图1-2 (b) 所示）。无序 Fd3m 和有序 P4332 两种空间群结构的形成主要取决于在制备过程中的退火温度。在低于 700oC 时，主要形成的是 P4332 的有序空间群结构，而温度高于 800oC 时，主要形成的是 Fd3m 的无序空间群结构[28-30]。

北京工业大学工学博士学位论文粒组成的。粗糙的颗粒表面和纳米颗粒间的缝隙能够促进电解液扩O 球体的内部，从而有效的提升了 LNMO 的电化学性能。Chen 等[47]通过助法分别制备出了类球形的切角多面体 LNMO（LNMO-COh）和类球形 LNMO（LNMO-Oh）。LNMO-COh 和 LNMO-Oh样品在常温的电化学测oC）都表现出了稳定的循环性能。而在 55oC 的高温充放电测试中，L 样品在 200 次充放电后容量保持率为 90%（如图 1-3 (h) 所示）。而 LNM量却快速衰减。这是由于具有八面体结构的 LNMO-Oh样品只具有(111)晶 LNMO-Coh 样品中存在新的(110)晶面。(110)晶面与(111)晶面相比具有更扩散能力。因此，具有(110)晶面的 LNMO-Oh 样品也具有比 LNMO-Coh的电化学性能。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Impact of Morphology of Conductive Agent and Anode Material on Lithium Storage Properties[J]. Xiaobing Zhang,Ji Ma,Kezheng Chen.  Nano-Micro Letters. 2015(04)



本文编号：3146564