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鋰離子電池用三元正極材料LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 的制備與改性研究

發(fā)布時間:2024-07-06 05:04
  LiCoO2正極材料是當(dāng)前鋰離子電池商業(yè)化應(yīng)用最廣泛的正極材料之一,但自身缺陷如鈷資源儲量少、對環(huán)境不友好等問題制約了其進(jìn)一步發(fā)展,而與LiCoO2結(jié)構(gòu)相似的三元復(fù)合材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)正逐漸成為新一代鋰離子電池正極材料。對其研究獲得如下結(jié)果: 1.采用傳統(tǒng)的高溫固相法制備層狀NCM正極材料,探索燒結(jié)制度、原料及球磨速度等工藝條件對NCM性能的影響。測試結(jié)果表明,當(dāng)采用Co3O4(1)作為鈷源,球磨轉(zhuǎn)速為300r/min,球磨時間為4h,燒結(jié)制度為600℃預(yù)燒5h、950℃燒結(jié)20h時合成的NCM具有最好的電化學(xué)性能。 2.將Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驅(qū)體與LiNO3為原料制備NCM,在750℃-950℃范圍內(nèi)考察燒結(jié)溫度對產(chǎn)物NCM的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響;并在最佳燒結(jié)條件下對NCM進(jìn)行球磨-退火處理,考察退火溫度對NCM性能的影響。測試結(jié)果表明,850℃燒結(jié)下,樣品具有最好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。對材料退火處理后,材料的循環(huán)性能和倍率性能進(jìn)一步提高,800℃退火處理的NCM材料倍率性能最好,在5C大電流放電下的放電比容量達(dá)到116.6...

【文章頁數(shù)】:74 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
Abstract
符號說明
引言
1 緒論
    1.1 鋰離子電池簡介
        1.1.1 鋰離子電池工作原理
        1.1.2 鋰離子電池結(jié)構(gòu)
        1.1.3 鋰離子電池的優(yōu)缺點
    1.2 全固態(tài)鋰電池簡介
        1.2.1 全固態(tài)鋰電池的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 全固態(tài)鋰電池的優(yōu)點
        1.2.3 全固態(tài)鋰電池目前需克服的問題
    1.3 常用鋰二次電池正極材料研究進(jìn)展
        1.3.1 LiCoO2正極材料
        1.3.2 LiNiO2正極材料
        1.3.3 LiMn2O4正極材料
        1.3.4 LiFePO4正極材料
    1.4 三元層狀 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料研究進(jìn)展
    1.5 選擇課題的思路與研究內(nèi)容
        1.5.1 選擇課題的思路
        1.5.2 研究內(nèi)容
2 實驗研究方法
    2.1 引言
    2.2 實驗主要原材料及設(shè)備
        2.2.1 實驗主要設(shè)備
        2.2.2 實驗主要原料
    2.3 材料表征
        2.3.1 X-射線粉末衍射(XRD)測試
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)測試
        2.3.4 電化學(xué)性能表征
        2.3.5 全固態(tài)鋰電池電化學(xué)性能測試
        2.3.6 電化學(xué)阻抗(EIS)測試
3 固相法制備 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
  •     3.1 引言
        3.2 固相法合成 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究工藝
            3.2.1 鈷源對合成 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影響
            3.2.2 球磨速度對 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影響
            3.2.3 預(yù)燒溫度對合成 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影響
            3.2.4 燒結(jié)溫度對合成 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影響
        3.3 本章小結(jié)
    4 熱處理工藝對 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影響
        4.1 引言
        4.2 不同燒結(jié)溫度制備 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
  •         4.2.1 不同燒結(jié)溫度對 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)構(gòu)的影響
            4.2.2 燒結(jié)溫度對 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2電化學(xué)性能的影響
        4.3 退火工藝對 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影響
            4.3.1 不同退火溫度對 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)構(gòu)的影響
            4.3.2 退火工藝對 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2電化學(xué)性能的影響
        4.4 本章小結(jié)
    5 Al2O3表面改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的工藝研究
        5.1 引言
        5.2 不同包覆方法制備 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
  •     5.3 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的性能表征
            5.3.1 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)構(gòu)表征
            5.3.2 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2電化學(xué)性能表征
        5.4 溶膠-凝膠法制備 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
  •         5.4.1 燒結(jié)溫度對 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)構(gòu)的影響
            5.4.2 燒結(jié)溫度對 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2電化學(xué)性能的影響
            5.4.3 包覆量對 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)構(gòu)的影響
            5.4.4 包覆量對 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2電化學(xué)性能的影響
        5.5 本章小結(jié)
    6 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在全固態(tài)鋰電池中的電化學(xué)性能研究
        6.1 引言
        6.2 高溫固相法制備的 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化學(xué)性能
        6.3 退火工藝處理的 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化學(xué)性能
        6.4 Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的電化學(xué)性能
        6.5 本章小結(jié)
    7 結(jié)論與展望
        7.1 結(jié)論
        7.2 展望
    參考文獻(xiàn)
    在學(xué)研究成果
    致謝



    本文編號:4002103

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