锂离子电池富锂三元正极材料的制备及研究

发布时间：2022-02-13 08:58

　　锂离子电池因为其能量密度高、循环寿命长、价格低廉、环境友好等众多优点,成为当今社会各类电子产品的主流储能设备,在日常生活、医用军工、航空航天等领域有着广阔的应用前景。锂离子电池的性能主要取决于电池的正负极材料,而现有负极材料的容量已经远高于正极材料,因此锂离子电池正极材料成为电池性能进一步提升的关键所在。目前商业化的正极材料如磷酸铁锂,锰酸锂等材料的能量密度已经不足以满足人们的需求,富锂三元正极材料因其远高于其他正极的能量密度被视为下一代锂离子电池正极材料的最佳选择之一。然而,富锂三元锂离子电池仍然存在着循环性能差、库伦效率低、生产工艺中大量排放废水等问题,导致其迟迟不能实现工业化生产与商业应用。因此,提升富锂三元正极材料性能,探索其绿色制备工艺已经成为锂离子电池材料领域的热点研究课题。本论文采用喷雾干燥法合成层状富锂三元正极材料是为了探索一种绿色制备技术,解决目前电池材料制备技术中存在的环境污染问题（如废水废热废气等问题）,通过对合成工艺与条件进行了进一步优化,获得了电化学性能好、成本低廉、环境友好的富锂三元正极材料及其制备工艺。同时通过混合添加羟乙基纤维素（HEC）,使材料的放电比... 

【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池充放电工作原理图

（6）材料应来源广泛，制备工艺简单以便降低成本，且材料应对环境友好，无污染。以空间结构来进行分类，可将目前的正极材料分为层状结构（如钴酸锂 LiCoO2等）、橄榄石结构（如磷酸铁锂 LiFePO4等）、尖晶石结构（如锰酸锂 LiMn2O4等）三大类[6][16]。下面将简单的介绍一下这三种正极材料。1.3.2 层状结构正极材料（1）层状钴酸锂材料 LiCoO21982 年，J.Goodenough 和 M.Thackeray 等人[17]发现了钴酸锂 LiCoO2可以作为优良的锂离子电池正极材料，在随后的 90 年代，索尼公司（Sony）将钴酸锂作为正极材料实现了锂离子电池的商业化生产。至今为止，钴酸锂锂离子电池生产工艺已经成熟，占据着庞大的电子设备市场份额。

华南理工大学硕士学位论文次年，“锂电之父”——Goodenough[23][24]及其研究团队报道了具有可逆充电池正极材料 LiFePO4。LiFePO4材料是典型的橄榄石结构，隶属于正交群。如图 1-3，Fe 原子与 O 原子形成 FeO6八面体结构，交错分布的 FO4四面体共同搭建构成了材料的整体框架，Li 原子与O 原子构成的八面体填充在 FeO6八面体和 PO4四面体之间，形成锂离子扩散的一维通道。

【参考文献】：
期刊论文
[1]具有不同组成的镍钴锰三元材料的最新研究进展[J]. 陈鹏,肖冠,廖世军.  化工进展. 2016(01)
[2]锂离子电池正极材料中的阳离子混排现象[J]. 邢军龙,杨续来.  电池工业. 2013(05)
[3]锂离子电池正极材料的研究进展[J]. 麦立强,邹正光,陈寒元.  材料导报. 2000(07)



本文编号：3622895