高性能层状富锂锰基锂离子电池正极材料的制备与改性研究

发布时间：2021-06-11 07:31

　　发展绿色清洁能源已成为人们解决日益突出的能源和环境问题的重要战略选择。作为一种高效的储能和转化装置,锂离子电池由于工作电压高、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点已被普遍应用于电动汽车、智能电网等领域。锂离子电池的整体性能在很大程度上取决于正极材料,本文通过分析总结锂离子电池正极材料的研究进展及其现状,选择高能量密度、高电压、低成本的层状富锂锰基正极材料xLi₂MnO₃·（1-x）LiMO₂（M=Ni,Co,Mn）为研究对象,针对其充放电循环过程中层状结构向尖晶石相的不可逆转变导致的循环稳定性差、电压衰减快等问题,采用钾离子掺杂对材料进行了改进。我们首先以KCl为钾源,通过混合球磨煅烧合成了表面钾离子掺杂的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂。电化学测试表明,该材料在0.1 C(1 C=200 mA g^-1)的电流密度下循环100圈仍可保留260 mAh g^-1的放电比容量,并且原始材料的... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池工作原理示意图

6）易于锂离子快速脱嵌且结构稳定；（7）电子电导率和锂离子扩成本低且环境友好。然而现有各体系正极材料均难以满足以上所离子正极材料的研究主要集中于层状化合物 LiCoO2、LiNiO2、yNi1-x-yO2等）、尖晶石型化合物（LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4）以及橄iFePO4）。正极材料状正极材料 LiMO2(M = Co, Ni, Mn)正极材料 LiMO2主要有 LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2等，理想的层状构与 α-NaFeO2相似，空间对称群为 R3_m，中心氧离子以立方紧密金属离子形成稳定的 MO2层，MO2层和 Li 层交替排列，如图 1.2中，锂离子能稳定地嵌入/脱出 MO2层。

2019 年华东师范大学硕士学位论文5图 1.3 层状三元 NCM 材料性能三相图1.3.2 尖晶石型正极材料1.3.2.1 锰酸锂（LiMn2O4）20 世纪 80 年代，Goodenough 和 Thackeray[12]等发现了尖晶石型结构的 LiMn2O4正极材料。该材料由于价格低廉、合成简单、电化学性能良好而备受人们重视。LiMn2O4属于立方晶系，Fd-3m 空间群，如图 1.4 所示，Li 原子在结构中占据四面体的 8a 位，O 原子呈面心立方排布，占据 32e 位，Mn 原子占据八面体 16d 位置[13]。锂离子沿着相邻四面体和八面体间 8a-16a-8a 通道进行可逆嵌入、脱出[14]。尖晶石型LiMn2O4材料的放电电压平台在 4 V 左右

【参考文献】：
博士论文
[1]层状氧化物锂离子电池正极材料的制备及电化学性能研究[D]. 施少君.浙江大学 2014

硕士论文
[1]锂离子电池正极材料的改性制备与性能研究[D]. 江雄.北京理工大学 2015



本文编号：3224118