稀土元素(M=Y，La，Ce)掺杂LiCoO 2 正极材料的高电压特性研究

发布时间：2024-01-27 11:02

　　近几十年来,锂离子电池因具有能量密度高、便携性好、安全性高的优点迅速发展,被广泛应用于汽车、移动电话、电子和工业等多个领域。目前,锂离子电池正极材料正朝着高能量密度和高功率密度的方向发展。LiCoO₂(LCO)是1980年由Goodenough提出,首次实现商业化的正极材料。虽然锂离子电池随着近40年来的开发,LiMn₂O₄、LiFePO₄和LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂等几种正极材料陆续得以应用,但是由于具有高体积能量密度、高振实密度和高理论比容量(274 mAh g^-1),LCO仍然是最受欢迎的正极材料之一。然而,商用锂离子电池中使用的LCO的实际截止电压为4.2 V(相对于Li/Li⁺),可逆容量仅为其理论比容量的一半(140 mAh g^-1)。当LCO电极充电到更高的截止电压时,可以从晶格中提取更多的锂离子,带来可观的比容量增加。然而,...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池结构及工作原理
        1.2.1 锂离子电池关键材料
        1.2.2 锂离子电池工作原理
    1.3 锂离子电池正极材料LiCoO
        1.3.1 LiCoO₂的制备方法
        1.3.2 LiCoO₂的充放电机理
        1.3.3 高电压LiCoO₂面临的主要问题
    1.4 高电压LiCoO₂的改性研究
        1.4.1 过渡金属阳离子掺杂
        1.4.2 阴离子掺杂
        1.4.3 氧化物包覆
        1.4.4 氟化物包覆
        1.4.5 磷酸盐包覆
    1.5 本文的研究内容
    参考文献
第2章 高电压LiCoO₂元素掺杂实验设计
    2.1 引言
    2.2 实验设计及材料合成
        2.2.1 掺杂实验设计
        2.2.2 材料合成手段
    2.3 实验用品及测试方法
        2.3.1 实验试剂及仪器
        2.3.2 测试方法
    2.4 本章小结
第3章 稀土元素Y掺杂对高电压LiCoO₂的改性研究
    3.1 引言
    3.2 材料的物理表征
        3.2.1 XRD的测试与分析
        3.2.2 形貌测试及分析
        3.2.3 组分测试及分析
    3.3 电化学性能测试
        3.3.1 循环稳定性测试及分析
        3.3.2 电化学曲线分析
        3.3.3 倍率性能测试及分析
    3.4 改性机理分析
        3.4.1 CV测试及分析
        3.4.2 EIS阻抗与材料表面组分测试及分析
        3.4.3 老化实验测试及分析
        3.4.4 GITT测试及分析
    3.5 本章小结
    参考文献
第4章 稀土元素La、Ce掺杂对高电压LiCoO₂的改性研究
    4.1 引言
    4.2 材料的物理表征
        4.2.1 XRD的测试与分析
        4.2.2 形貌与微结构测试及分析
        4.2.3 组分测试与分析
    4.3 电化学性能测试
        4.3.1 循环稳定性测试及分析
        4.3.2 倍率性能测试及分析
    4.4 机理研究
        4.4.1 dQ/dV分析
        4.4.2 EIS测试及分析
        4.4.3 GITT测试及分析
    4.5 本章小结
    参考文献
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
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本文编号：3886840