锂离子电池正极材料尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4和层状结构LiNi0.5Mn0.5O2的制备与改性研究

摘要

随着3G时代的到来，人们对新一代电池的要求更加苛刻。要求其具有更好的循环性能和更加高的安全性等。这使得电池行业得到了很大的发展，而锂离子电池作为其中的代表更是人们研究的重点。
　　在锂离子电池中，正极材料一直是研究的重点。在了解了锂离子电池工作的原理后，我们对锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4，LiNi0.5Mn0.5O2进行了详细的研究。本文采用共沉淀法和溶胶凝胶法制备正极材料LiNi0.5Mn1.5O4， LiNi0.5Mn0.5O2，并用电池测试系统测试了锂离子电池正极材料的化学性能，用XRD和SEM对样品结构和形貌进行了表征。测试的结果表明LiNi0.5Mn1.5O4在0.1C倍率下循环25次后具有4.7V的高电压放电平台，并且放电容量保持率高达84.7％。LiNi0.5Mn0.5O2在充放电电压为2.5-4.5V之间，充放电倍率为0.2C下首次放电容量高达110mAg/h,20次循环测试后容量保持率90%以上。
　　最后对LiNi0.5Mn1.5O4进行掺杂和TiO2包覆的改性研究。掺杂F的研究表明：掺F后锂离子电池的倍率性能明显提高。包覆 TiO2后电池的循环性能显著提高，这是由于TiO2的存在减少了 HF对 LiNi0.5Mn1.5O4中锰的溶解，提高了电池的使用性能。另为通过比较掺氟、纯相样可知，F-离子的引入可以提高LiNi0.5Mn0.5O2的充电容量以及导电性能。

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1绪论

1.1选题背景及意义

1.2 化学电源的分类

1.3 锂离子电池发展史

1.4 锂离子电池的结构和工作原理

1.5 锂离子电池的研究现状和应用

1.6 锂离子电池正极材料

1.7 正极材料常用合成方法介绍

1.8 本课题研究的内容

2层状结构材料LiNi0.5Mn0.5O2的制备

2.1 实验试剂和仪器设备

2.2 Sol-gel法制备LiNi0.5Mn0.5O2

2.3 共沉淀法制备LiNi0.5Mn0.5O2

2.4 L LiNi0.5Mn0.5O2的实验研究

2.5 实验结果与讨论

2.6 LiNi0.5Mn0.5O2的改性研究

2.7 本章结论

3 尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4的研究

3.1尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4的概述

3.2 LiNi0.5Mn1.5O4 的结构特点

3.3 LiNi0.5Mn1.5O4的合成方法

3.4 LiNi0.5Mn1.5O4的制备

3.5 LiNi0.5Mn1.5O4的表征

3.6 电化学性能的测试

3.7 实验结果的分析和讨论

3.8 LiNi0.5Mn1.5O4的改性研究

3.9 第三章结论

4 结 论

致谢

参考文献