锂离子电池正极材料xLi2MnO3·(1--x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及性能研究

摘要

随着石油、煤炭、天然气等一系列不可再生能源的过度消耗，为了继续发展经济，人们开始寻找新的储能材料，富锂锰基层状正极材料(LLOs)xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Mn，Ni，Co，Fe，Cr,etc.)由于其具有较高的充放电容量和较低的成本得到了广泛的关注。此类正极材料具有全新的反应机理和特殊的微观结构。与此同时，也存在着一定的问题:首次库伦效率较低、倍率性能较差等问题，这些都需要我们通过不断的研究去克服。本文主要采用高温固相法、固相高温球磨法、溶胶-凝胶法和溶胶-凝胶固相高温球磨法这四种方法分别合成材料xLi2MnO3·(1-x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，并选取不同焙烧时间、焙烧理温度以及不同x值进行研究，对材料形貌、结构和电化学性能进行了检测与分析。 高温固相法中，x取值为0.5时，在800℃下热处理10h得到材料xLi2MnO3·(1-x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的性能较好。在0.1C倍率下首次放电容量为89.5mAh·g-1，库伦效率为70.9％，30次充放电循环之后的容量保持率仍然很高，为97.6％。 高温固相球磨法中，x取值为0.5时，600℃下球磨2h得到材料的性能较好。在0.1C倍率下的首次放电容量为111.7mAh·g-1，库伦效率为69.7％，30次充放电循环之后的容量保持率为85.5％。 溶胶-凝胶法中，x取值为0.5时，在950℃下热处理10h得到材料的性能较好。在0.1C倍率下的首次放电容量为319.7mAh·g-1，库伦效率为72.6％，30次充放电循环之后的容量保持率为73.7％。 溶胶-凝胶高温固相球磨法中，x取值为0.5时，600℃下球磨2h得到材料的性能较好。在0.1C倍率下的首次放电容量为178.4mAh·g-1，库伦效率为68.7％，30次充放电循环之后的容量保持率为75.3％。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2锂离子电池

1．2．1锂离子电池概述

1．2．2锂离子电池的产生与发展

1．2．3锂离子电池的工作原理

1．2．4锂离子电池的结构与组成

1．2．5锂离子电池的特点和应用

1．3锂离子电池正极材料

1．3．1锂离子电池正极材料的要求

1．3．2锂离子电池正极材料的研究进展

1．3．3 Li-Co-O体系

1．3．4 Li-Ni-O体系

1．3．5 Li-Mn-O体系

1．3．6 Li-Fe-PO4型材料

1．4富锂正极材料的研究进展

1．4．1富锂体系结构及电化学性能

1．4．2富锂锰基层状正极材料的主要制备方法

1．5本论文的研究意义及内容

第2章实验部分

2．1实验原料及设备

2．2实验方法

2．2．1高温固相法

2．2．2固相高温球磨法

2．2．4溶胶-凝胶固相高温球磨法

2．3正极材料的物理化学性能测试

2．3．1 X射线衍射分析(XRD)

2．3．2扫描电子显微镜分析(SEM)

2．4电极材料的电化学性能测试

2．4．1电极制备

2．4．2电池装配

2．4．3电化学性能测试

2．4．4循环伏安测试(CV)

2．5样品放电比容量的计算

第3章固相法制备xLi2MnO3·(1-x)LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2

3．1．1实验内容

3．1．2结果与讨论

3．2高温固相球磨法制备xLi2MnO3·(1-x)LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2

3．2．1实验内容

3．2．2结果与讨论

3．3小结

第4章溶胶-凝胶法制备xLi2MnO3·(1-x)LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2

4．1．1实验内容

4．1．2结果与讨论

4．2溶胶-凝胶固相高温球磨法制备xLi2MnO3·(1-x)LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2

4．2．1实验内容

4．2．2结果与讨论

4．3小结

第5章结论

参考文献

致谢