镍钴氧化物包覆改性锂离子电池LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 正极材料的研究

发布时间：2021-05-20 13:26

　　LiNi0.8Co0.iMn0.1O2（NCM811）是最有前景的锂离子电池正极材料之一,但较差的循环性能限制了其在高能量密度电池中的应用,因此,包覆改性NCM811已成为研究的热点。传统的包覆改性思路主要围绕单金属氧化物,但每种金属氧化物性质单一,改性效果存在一定的局限性。本论文首次详细研究了单/双金属氧化物包覆改性NCM811的异同点,分别在NCM811表面包覆了 NiO、Co3O4、NiO/Co3O4和NiCo2O4。和单金属氧化物包覆层相比,NiCo2O4包覆层显示更好的改性效果,在100mA/g电流密度下首次库仑效率（CE）可达82.9%,电化学充放电循环200次后容量保持率可达91.0%,放电比容量仍有174.3 mAh/g。双金属氧化物优异的包覆改性效果主要由于:（1）NiCo2O4有较好的电子和离子电导率,导通电子的同时可以给锂离子提供扩散通道;（2）NiCo2O4有较好的抗腐蚀能力,因副反应和SEI膜造成的阻抗更小;（3）NiCo2O4有较好的机械性能,可以容纳循环过程中的体积膨胀,防止结构劣化。理论计算从力学稳定性、化学稳定性和电学性能三个方面进行了进一步的解释,从... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池
        1.2.1 锂离子电池发展历程
        1.2.2 锂离子电池结构和工作原理
    1.3 正极材料
        1.3.1 层状结构正极材料
        1.3.2 尖晶石结构正极材料
        1.3.3 橄榄石结构正极材料
    1.4 三元正极材料
        1.4.1 三元正极的制备方法
        1.4.2 三元材料存在的问题
        1.4.3 三元材料的改性方法
    1.5 选题意义及研究内容
2 实验试剂、仪器及表征测试
    2.1 实验试剂
    2.2 实验设备
    2.3 物理表征
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电镜分析(SEM)
        2.3.3 双球差校正透射电镜分析(ACTEM)
        2.3.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
    2.4 电化学测试
        2.4.1 恒流充放电测试
        2.4.2 交流阻抗测试(EIS)
        2.4.3 循环伏安测试(CV)
    2.5 理论计算
3 单金属氧化物包覆改性NCM811的研究
    3.1 引言
    3.2 实验内容
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 包覆物质的XRD表征
        3.3.2 Ni-NCM和 Co-NCM的 XRD表征
        3.3.3 Ni-NCM和 Co-NCM的 SEM和 TEM表征
        3.3.4 Ni-NCM和 Co-NCM的 XPS表征
        3.3.5 Ni-NCM和 Co-NCM的电化学性能测试
    3.4 本章小结
4 双金属氧化物包覆改性NCM811的研究
    4.1 引言
    4.2 实验内容
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 包覆物质的XRD表征
        4.3.2 Ni&Co-NCM和 Ni/Co-NCM的 XRD表征
        4.3.3 Ni&Co-NCM和 Ni/Co-NCM的 SEM和 TEM表征
        4.3.4 Ni&Co-NCM和 Ni/Co-NCM的 XPS表征
        4.3.5 Ni&Co-NCM和 Ni/Co-NCM的电化学性能测试
    4.4 本章小结
5 理论计算
    5.1 引言
    5.2 性能对比
    5.3 理论计算
        5.3.1 弹性模量
        5.3.2 与F-结合能
        5.3.3 态密度
        5.3.4 扩散能垒
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]LiNbO3-coated LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 cathode with high discharge capacity and rate performance for all-solid-state lithium battery[J]. Xuelei Li,Liubing Jin,Dawei Song,Hongzhou Zhang,Xixi Shi,Zhenyu Wang,Lianqi Zhang,Lingyun Zhu.  Journal of Energy Chemistry. 2020(01)
[2]高镍系三元层状氧化物正极材料容量衰减机理的研究进展[J]. 李想,葛武杰,王昊,瞿美臻.  无机材料学报. 2017(02)



本文编号：3197834