检索结果-南通市图书馆

作者：杨传浩山东科技大学

学位级别：硕士

橄榄石型的LiFePO4因具有比容量高、原料资源丰富、安全性好和环境友好等优点,被认为是最有应用潜力的新型锂离子电池正极材料。但是LiFePO4的电子电导率和锂离子传导率均较低,使其在高倍率充放电时容量偏低。因此为了推动这种材料的广... 详细信息

橄榄石型的LiFePO4因具有比容量高、原料资源丰富、安全性好和环境友好等优点,被认为是最有应用潜力的新型锂离子电池正极材料。但是LiFePO4的电子电导率和锂离子传导率均较低,使其在高倍率充放电时容量偏低。因此为了推动这种材料的广泛应用必须对其进行改性研究,提高它的电子电导率和锂离子扩散能力。本文以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵、蔗糖以及金属盐为主要原料采用固相烧结法制备出掺杂金属离子的LiFePO4/C复合正极材料。利用SEM (Scanning electron microscope,扫描电子显微镜观察)、充放电测试、交流阻抗(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)等实验手段,对材料的表面形貌和电化学性能进行了研究。利用碳对LiFePO4进行表面修饰,以葡萄糖为碳源,合成出了LiFePO4/C复合正极材料。研究了不同掺碳量对材料性能的影响。结果表明：引入碳元素后,材料仍然保持标准的橄榄石型LiFePO4的晶体结构;其充放电性能得到了显著改善,其首次放电容量达到140mAh/g;随着碳含量的增加,材料的电化学阻抗明显减小,锂离子扩散系数提高。对LiFePO4/C复合材料进行了较为详细的金属离子掺杂改性研究。结果表明：在所掺杂的范围内,材料均保持着橄榄石型的LiFePO4结构。其充放电比容量均比未掺杂时有所提高。材料的溶液电阻和电荷转移电阻明显减小,双电层电容值变化不大,Warburg阻抗值减小,锂离子扩散系数提高了3个数量级,达到了5.8×10-14cm2/s,材料具有更优异的电化学性能。

关键词：锂离子电池正极材料 LiFePO4 改性研究电化学性能

钙钛矿复相LSCF与K2NiF4型材料合成与结构特性研究

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钙钛矿复相LSCF与K2NiF4型材料合成与结构特性研究

作者：杨智宁山东科技大学

学位级别：硕士

中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)发展势在必行，其中最主要的便是寻找工作温度范围内性能优越的阴极材料。根据前人实验以及结论分析，钙钛矿结构材料LaSrCoFeO在与氧化钇稳定氧化锆(YSZ)电解质搭配时具有最佳的物理、电化学性能，但... 详细信息

中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)发展势在必行，其中最主要的便是寻找工作温度范围内性能优越的阴极材料。根据前人实验以及结论分析，钙钛矿结构材料LaSrCoFeO在与氧化钇稳定氧化锆(YSZ)电解质搭配时具有最佳的物理、电化学性能，但仍然存在不足，例如中温下电子-离子混合电导率与热膨胀性能之间矛盾，二者都与钙钛矿A位离子掺杂有关，但是当A位掺杂离子含量一定时，不能同时满足电导率与热膨胀性的最佳性能要求。以往解决问题方法有两种：一是将分别具有良好电导率性能与热膨胀性能的两种材料机械混合;二是寻找新的取代材料。本论文以上述两种解决方法为基础，通过实验对LaSrCoFeO复相材料进行合成，通过对结构分析，进而研究其成相机理，特别着重于微观领域中钙钛矿复相形成影响因素、过程分析;应用Rietveld全谱拟合方法对复相晶体学内部参数进行结构精修;探讨钙钛矿复相之间相互关系，从而探讨具有不同组分尤其A位原子取代量不同的钙钛矿复相在微观领域内相混合而作为中温SOFC阴极材料可以表现出最佳性能的可能性。同时，论文对KNiF型新材料LaNiMO(M=Cu，Fe，Co)进行了一些合成研究工作，即以乙二胺四乙酸(EDTA)溶胶-凝胶法合成该类材料，并总结出恰当合成加工工艺实现对材料的合成，为后续对LaNiMO(M=Cu，Fe，Co)材料进行系统物理化学性能分析奠定基础。

关键词：钙钛矿 La1-xSrxCo1-yFexO3 K2NiF4 结构精修溶胶-凝胶

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的合成与改性研究

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锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的合成与改性研究

作者：郭桢山东科技大学

学位级别：硕士

锂离子电池以其无污染、能量密度高、自放电小等优点,在移动电话、便携电子产品、混合动力设备等领域得到了广泛的应用。锂离子电池负极材料Li4Ti5O12是一种具有尖晶石结构的嵌入型电极材料,并因其高稳定性、快速充放电、高安全性等成... 详细信息

锂离子电池以其无污染、能量密度高、自放电小等优点,在移动电话、便携电子产品、混合动力设备等领域得到了广泛的应用。锂离子电池负极材料Li4Ti5O12是一种具有尖晶石结构的嵌入型电极材料,并因其高稳定性、快速充放电、高安全性等成为最有前景的新型锂离子电池负极材料。本文综述了锂离子电池的发展历史、结构与工作原理,简要介绍了锂离子电池材料,包括正极材料和负极材料,概述了负极材料Li4Ti5O12的材料特性、结构与嵌锂机制、优缺点、制备方法及应用。实验中采用Li2CO3、无定形TiO2在不同温度下烧结16h,得到Li4Ti5O12样品,通过TG-DSC、XRD、SEM分析得出烧结温度控制在800℃～900℃才能得到纯晶相Li4Ti5O12;对比分析采用Li2C03和LiN03在相同制度下得到的Li4Ti5O12样品,得出,Li2CO3是最合适的锂源。 Li2CO3为锂源,锐钛矿型TiO2为钛源,设定不同的锂钛比,在不同温度下烧结16h,对所得样品进行电化学性能测试、XRD测试、SEM测试,通过分析得出,随着锂含量的增加,合成产物的电化学性能、晶体结构、表面形貌发生较大变化,当锂过量2%、烧结温度为875℃时得到的Li4Ti51l2样品性能最好。由于Li4Ti5O12材料的固有电导率低,可以通过改性来提高其电子电导性和离子传导性,以达到增强其性能的目的。实验中采用碳包覆和金属Mg2+掺杂两种方法对含锂量不同的Li4Ti5O12样品进行改性,并对产物进行电化学性能研究、品体结构表征和形貌表征。Li4Ti5O12/C样品的充放电性能随锂含量的增加发生较小的变化,阻抗却是纯相Li1Ti5O12样品的10倍,降低了电导率和锂离子扩散速率。随Mg2+掺杂量的增加,掺镁Li1Ti5O12样品的充放电容量降低,阻抗增大,颗粒尺寸变大,这样就得出当n（Mg）：n（Li）=1%,烧结温度为875℃时得到性能最好的样品。

关键词： Li4Ti5O12 锂离子电池负极材料合成改性碳包覆 Mg掺杂

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锂离子电池正极材料磷酸锰锂合成方法的研究

锂离子电池正极材料磷酸锰锂合成方法的研究

作者：秦明山东科技大学

学位级别：硕士

锂离子电池因其环境污染小,比容量高,循环性能优良等优点而备受关注,正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,对其性能意义重大。本文对LiMnPO4和LiFePO4正极材料的结构以及电化学性能进行了对比。橄榄石型正极材料因具有较高的工作电压... 详细信息

锂离子电池因其环境污染小,比容量高,循环性能优良等优点而备受关注,正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,对其性能意义重大。本文对LiMnPO4和LiFePO4正极材料的结构以及电化学性能进行了对比。橄榄石型正极材料因具有较高的工作电压、成本低、环境友好等特点而受到人们的关注。然而,Yamada等用第一原理计算表明,电子在LiFePO4中发生跃迁的能隙为0.3eV,有半导体特征,而LiMnPO4为2eV,电子导电性极差,属于绝缘体。合成能够可逆充放电的LiMnPO4非常困难。本文探索了LiMnPO4的合成工艺,分别采用固相法和液相法合成了LiMnPO4正极材料。XRD分析表明,用固相法加热到400℃,样品有明显的Mn3(PO4)2和Li3PO4杂相;加热到600℃时,样品有少量杂相;加热到800℃时,样品获得了纯相的LiMnPO4。从SEM图像看出,固相法获得的样品形貌随着温度的升高颗粒会变的粗大,导致锂离子的扩散路径增大,从而影响电化学性能。对600℃时合成的LiMnPO4进行充放电测试,结果表明材料能可逆充放电,且首次放电容量接近100mAh/g,但样品的高倍率放电性能差,循环容量衰减快,性能有待提高。对其进行交流阻抗测试发现,随着放电的进行,电化学反应阻抗不断增大,说明荷电量越高,界面电化学反应速度越快。

关键词：锂离子电池正极材料 LiMnPO4 合成电化学性能

锂离子电池正极材料LiFePO4掺杂改性的研究

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锂离子电池正极材料LiFePO4掺杂改性的研究

作者：李文康山东科技大学

学位级别：硕士

在传统的化石能源面临枯竭和环境保护日益重要的今天,磷酸铁锂(LiFePO)作为新一代锂离子电池正极材料,因具有原料来源丰富、环境污染小、比容量高,循环性能稳定等优点而备受关注。但是LiFePO较小的锂离子扩散系数和较低的电导率制约了... 详细信息

在传统的化石能源面临枯竭和环境保护日益重要的今天,磷酸铁锂(LiFePO)作为新一代锂离子电池正极材料,因具有原料来源丰富、环境污染小、比容量高,循环性能稳定等优点而备受关注。但是LiFePO较小的锂离子扩散系数和较低的电导率制约了它的发展。目前改善LiFePO电化学性能的主要方法是改进合成工艺、掺杂导电剂和金属阳离子。本文结合这两种方法,以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵、蔗糖以及所要掺杂的离子的金属盐为主要原料,采用两步固相烧结法制备出掺杂金属离子的LiFePO/C复合材料。利用XRD(X-ray diffraction)、SEM(Scanning electron microscope)、充放电测试等实验手段,对材料的合成条件、结构特征、表面形貌、晶粒尺寸和电化学性能进行了研究。文章探讨了不同的反应温度和时间对制备的正极材料的物理性能和电化学性能的影响。结果表明在不同的合成条件下制备的正极材料都具有3.4V左右的放电电压平台,合成条件对材料的形貌和电化学性能有较大影响,其中在650℃保温18小时合成的正极材料颗粒细小、粒径均匀,比容量和循环性能最好。以蔗糖为碳源对材料进行表面改性,研究了不同掺碳量对正极材料性能的影响。含碳3%的样品比未掺杂的样品首次放电容量提高了20%,达到了139.3mAh/g,将含碳量提高到7%,在不同的烧结工艺条件下,性能改善情况不同。分析发现掺杂的碳分散在颗粒之间,提高了材料的表面导电性,有效的提高了材料的比容量。采用体相掺杂的方法,用金属阳离子对LiFePO/C进行掺杂,研究了Mg、La和Zr三种离子掺杂对正极材料性能的影响。实验结果表明掺杂的金属阳离子在合成中起到了成核剂的作用,并且在合成中抑制了颗粒长大,得到了细小均匀并且完整的晶粒。XRD分析结果表明掺杂金属阳离子并没有改变磷酸铁锂的橄榄石结构,这些离子取代了LiFePO结构中的Li离子,形成了晶格完整有序的单相固溶体。电池充放电测试显示,掺杂金属阳离子一定程度上提高了样品的比容量和容量保持率。

关键词：锂离子电池正极材料 LiFePO4 掺杂改性电化学性能

共沉淀法制备锂离子电池LiFePO4正极材料及性能研究

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共沉淀法制备锂离子电池LiFePO4正极材料及性能研究

作者：吴燕杰山东科技大学

学位级别：硕士

本文合成了Li过量而Fe位缺陷的LixFePO4(x=1.00,1.02,1.04,1.05)阴极材料,X射线衍射图谱和Rietveld精修结果表明,过量的Li+会与PO43-基团结合形成Li3PO4,而不是占据Fe的晶格位点以形成Li-Fe反位电子对。电化学测试表明,受益于磷酸锂的... 详细信息

本文合成了Li过量而Fe位缺陷的LixFePO4(x=1.00,1.02,1.04,1.05)阴极材料,X射线衍射图谱和Rietveld精修结果表明,过量的Li+会与PO43-基团结合形成Li3PO4,而不是占据Fe的晶格位点以形成Li-Fe反位电子对。电化学测试表明,受益于磷酸锂的固有离子电导率,LixFePO4的锂离子扩散系数增加。然而,Li3P04是非导电相,可阻碍电子传输通道,电荷转移阻抗(Rct)也随Li含量的增加而增加。其中,双相***04(x=1.02)样品表现出最佳的性能。分别以前驱体FeP04·2H20和Li2C03作为铁-磷源和锂源,添加了不同量的葡萄糖制备了LiFePO4/C(C=1.5%,2.0%,2.5%)样品。随碳含量增加,XRD衍射峰向右偏移,晶粒尺寸略微减小。LiFePO4/C(C=2.0%)复合材料表现最好的电化学性能,在0.1C倍率下首次放电比容量为150.8mAh/g,5C倍率下为92.5 mAh/g;以1C倍率循环50次后容量保持率为98.5%。说明合适的碳层有利于提高材料的电化学性能。以硫酸亚铁为铁源、正磷酸为磷源用共沉淀法合成了前驱体FexPO4·2H20(x=0.95,0.96,0.97,0.98),进一步采用碳热还原法合成了 Fe缺位LiFexP04材料。结果表明Fe位缺陷前驱体与碳酸锂在还原碳的作用下均生成了纯相LiFeP04。随着Fe/P 比例的增加(0.95-0.97),颗粒尺寸从微米到纳米逐渐减小,形状规则且分散性变好。继续增加至0.98时,开始变成不规则的圆片,颗粒变大。LiFe0.97P04具有相对最好的放电比容量,循环及倍率性能,这得益于它非常稳定的结构,铁晶格位点上合适数量的的空位以及分散性良好且粒径均匀的纳米化颗粒。采用共沉淀法以Fe粉为铁源,H3PO4为磷源,H2O2为氧化剂合成了FeP04·2H20前驱体,进一步采用碳热还原法合成了 Ti4+掺杂的LiFePO4正极材料。实验表明,前驱体FeP04·2H20的Fe/P比例为0.99,单斜与正交两种晶体结构并存,而合成的 LiFeTixPO4(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)/C 样品为橄榄石型正交结构,说明Ti4+以固溶体的形式掺杂在磷酸铁锂的晶格中。锂离子脱嵌过程中,Fe,+与Fe2、Ti4+与Ti3+这两对氧化还原反应同时进行,Ti4+的额外存在改善了磷酸铁锂的电化学性能。LiFeTi0.03PO4GE表现最好,首次放电比容量高达1 60.8mAh/g,5C倍率放电时衰减为115mAh/g,容量保持率为72.1%;1C倍率下循环50次后,容量由154.9 mAh/g变为158.5 mAh/g。电荷转移阻抗小且锂离子扩散系数高,为锂离子和电子传输创造了良好条件。

关键词：磷酸铁锂共沉淀锂含量 Fe/P元素比 Ti4+掺杂

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固态反应周期层片型结构新体系探索

固态反应周期层片型结构新体系探索

作者：张喜凤山东科技大学

学位级别：硕士

固态反应周期层片型结构是由***等人在1982年发现的。之后,人们陆续在多种扩散偶中发现了这一现象。对于周期层片型结构的形成,学者们提出了多种不同的理论解释。目前为止已经有学术界普遍接受的理论。但是,已有的固态反应周期层片型结... 详细信息

固态反应周期层片型结构是由***等人在1982年发现的。之后,人们陆续在多种扩散偶中发现了这一现象。对于周期层片型结构的形成,学者们提出了多种不同的理论解释。目前为止已经有学术界普遍接受的理论。但是,已有的固态反应周期层片型结构都是在扩散试验中偶然发现的,体系并不系统丰富。本论文将从已发现周期层片型结构的体系入手,找出周期层片型结构的形成及生长规律,验证探索周期层片型结构的形成机理。本工作通过对已知的存在周期层片型结构的形成生长规律的分析,提出周期层片型结构形成的热力学条件,并对常见、常用元素进行排查,找出可能存在周期层片型结构的扩散体系,并加以实验验证。利用扫描电镜、能谱、X射线衍射等手段对扩散偶及反应区形貌组分进行分析测试。在实验基础上验证周期层片型结构的形成理论。本论文开展了扩散偶实验,在Ni3Si/Zn、Co2Si/Zn固态扩散偶中观察到周期层片型结构的出现。Ni3Si/Zn体系周期层片型结构的形成与反应时间关系密切。且Zn的物质状态并不影响周期层片型结构的形成。在上述实验基础上,总结可能存在周期层片型结构的体系。验证周期层片型结构的形成机理。对Cu3Si/Zn、Cu38Si7/Zn扩散偶体系进行了初步探索。Cu38Si7/Zn扩散偶反应扩散区出现了不同层次的结构,值得进一步探索。对Mg/SiO2的微观结构进行探索,支持了扩散应力模型。扩散应力模型能够较好地解释该层片结构的形成机理。并以Mg/SiO2为例对周期层片型结构进行计算机模拟,计算机模拟结果与实验数据吻合良好。

关键词：周期层片型结构扩散固态反应热力学

三元Li1.06Ni0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的制备及性能研究

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三元Li1.06Ni0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的制备及性能研究

作者：徐子真山东科技大学

学位级别：硕士

近年来,由于能源危机和环境污染问题愈发严峻,原先的燃料汽车逐渐向插电式混合动力汽车、电动汽车方向转型,这也使锂离子二次电池得到了进一步发展。在众多的正极材料中,三元层状LiNixCoyMnzO2由于它具有高的充放电比容量、优异的倍率... 详细信息

近年来,由于能源危机和环境污染问题愈发严峻,原先的燃料汽车逐渐向插电式混合动力汽车、电动汽车方向转型,这也使锂离子二次电池得到了进一步发展。在众多的正极材料中,三元层状LiNixCoyMnzO2由于它具有高的充放电比容量、优异的倍率性能、良好的循环稳定性、成本低等优点,而受到许多研究人员的关注。但是它也存在一些问题,如高镍材料的循环性能较差、阳离子混排现象严重等。我们通常会对三元材料进行掺杂或包覆来改进它的电化学性能。另外,对于523型三元正极材料的具体制备工艺参数还需要进一步研究。本文通过氢氧化钠共沉淀法成功制备出了 Li1.06Ni0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料。通过改变材料的煅烧温度,研究了温度对材料性能的影响。SEM结果表明升高煅烧温度可以增大材料的一次粒径。根据XRD精修结果,增大温度会使Ni3b含量先减小后增多,在900℃时Ni3b含量最少为0.038。而且随着温度的增加,用于提供Li+扩散通道的四面体体积也逐渐增大。920℃下煅烧的样品电化学性能最佳,0.1C倍率下首次放电比容量为178.6 mAh g-1。又对煅烧时间对材料性能的影响进行了研究,证明了 523型三元正极材料的最佳煅烧时间为12h。我们发现煅烧12h的样品的六方密排结构的有序性最高,因此它的电化学性能也最好,在2C倍率下循环5周后容量为109.1 mAh·g-1。通过对材料掺入不同量的Mg研究掺Mg对材料性能的影响。掺Mg可以减少阳离子混排、稳定材料的晶体结构。掺入2%的Mg的样品展示出了最佳的电化学性能。未掺杂与掺2%Mg的样品在0.1C、2.5-4.3V的首次放电比容量分别为163.1和170.8mAh.g-1。掺入2%Mg,材料在1C倍率下循环50周后容量保持在127.4 mAh·g-1容量保持率为97.2%,循环稳定性非常好。本文还用碳酸盐共沉淀法制备了兼具核的高放电比容量与壳的高循环稳定性的核壳结构三元正极材料 Li1.06[(Ni0.9Co0.1)x(Ni0.5Co0.2Mn0.3)y]O2(x=0.88,0.75,0.63,0.5)。核壳结构正极材料仍具有良好的层状结构。由于x值不同,材料的Ni含量不同,它们适宜的煅烧温度也不同。所以在同一煅烧温度下,x值不同的核壳结构正极材料一次粒径不同。当x=0.75和0.63时,样品展示了高的放电比容量,在0.1C时分别为187.2 mAh.g-1和1 84.7 mAh·g-1。但是x=0.63的样品具有非常好的循环性能,在1C倍率下循环50周后容量仍可达到139.6 mAh·g-1,而x=0.75的样品容量保持率仅为54.1%,这与两种材料中起稳定结构的Mn含量有关。

关键词：锂离子电池 LiNixCoyMnzO2 共沉淀阳离子混排核壳结构

磷酸铁锂锂离子电池正极材料的水热合成及其性能研究

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磷酸铁锂锂离子电池正极材料的水热合成及其性能研究

作者：孔文利山东科技大学

学位级别：硕士

LiFePO4电池是最具有应用前景的动力电池之一,由于其高的、平稳的3.4V放电平台,理论比容量大,安全性好,成本低廉和环境相容性好。本文采用水热合成法制备橄榄石结构的LiFeP04。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流... 详细信息

LiFePO4电池是最具有应用前景的动力电池之一,由于其高的、平稳的3.4V放电平台,理论比容量大,安全性好,成本低廉和环境相容性好。本文采用水热合成法制备橄榄石结构的LiFeP04。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流充放电测试和电化学阻抗测试等手段系统的分析了水热合成温度、时间、pH以及后续的烧结、碳包覆对LiFeP04晶相、形貌、颗粒尺寸和电化学性能的影响,得到如下结论:1.本文采用水热合成法,120℃时己合成纯相LiFeP04,随着反应温度的增加,LiFePO4晶体的结晶度增加,晶体沿(020)晶面生长的择优取向增加,颗粒形貌由菱形转变为棒状,颗粒尺寸减小。200℃合成的LiFePO4样品,晶体沿(020)晶面生长的择优取向最大,颗粒尺寸最小,电化学性能最好。2.固定水热合成温度为200℃,探究水热反应时间(3h～24h)对LiFeP04性能的影响。反应时间为3h合成的LiFePO4样品Fe2P2O7杂质含量较多,颗粒呈菱形,晶体缺陷严重。反应时间延长,Fe2P2O7杂质含量减少,LiFeP04颗粒由菱形转变为棒状。反应时间为12h时,Fe2P2O7杂质含量最少,颗粒尺寸最小,其容量、循环倍率性能最佳。3.固定水热温度200℃、反应时间12h,探究反应pH(5.2～5.8)对LiFeP04性能的影响。pH=5.2时,合成的样品中有寄生的Fe2P207衍射峰,颗粒呈不规则菱形,颗粒尺寸比较大。反应pH升高,Fe2P207杂质含量减少,pH=5.8时合成纯相的LiFeP04,颗粒由菱形转变为棒状,尺寸减小。pH=5.8时合成的LiFeP04电化学性能最佳,但5C高倍率充放电时,相较于含Fe2P207材料容量衰减迅速。原因为Fe2P207相提高了 Li+扩散系数,使得含有Fe2P207相样品高倍率充放电时优势明显。4.烧结提高了 LiFePO4样品的结晶度,提高了晶体沿(020)品面的择优生长,减小了颗粒尺寸。烧结使得LiFePO4电极系统的电阻减小了1/2,Li+扩散速率提高了一个数量级,提高了 LiFePO4材料的电化学性能。包碳量从1.65%wt增加至6%wt时,LiFeP04晶体沿(020)晶面择优生长的取向降低,同体电解质膜电阻Rsf增大,LiFeP04材料的电化学性能下降。碳含量为1.65%wt时样品的电化学性能最佳。

关键词： LiFePO4 水热合成温度反应时间 pH 烧结和碳包覆

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的制备及性能研究

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锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的制备及性能研究

作者：李滨滨山东科技大学

学位级别：硕士

近年来,以嵌锂化合物作为正极材料的锂离子蓄电池由于具有电压高、质量轻、比容量密度高等优点,成为便携式摄像机、手机、笔记本电脑等移动电子器件的主要能源,并逐步向电动汽车、混合型电动汽车和高效储能系统等领域拓展。而正极材料... 详细信息

近年来,以嵌锂化合物作为正极材料的锂离子蓄电池由于具有电压高、质量轻、比容量密度高等优点,成为便携式摄像机、手机、笔记本电脑等移动电子器件的主要能源,并逐步向电动汽车、混合型电动汽车和高效储能系统等领域拓展。而正极材料的研制是锂离子电池技术的关键技术之一。LiCoO由于容量高、可逆性和倍率性好等优点成为商品化锂离子电池的主要正极材料,但LiCoO其成本较高,而且钴有毒,人们努力寻找一种可替代LiCoO的材料。对可能作为LiCoO替代材料的LiNiO和LiMnO进行了广泛而深入地研究,虽然在许多方面取得了很大进展,但仍然存在各种问题而不能实际应用。而以Ni、Mn为主的固溶体材料具有优于LiNiO和LiMnO材料的特点,其已经成为正极材料领域的一个重要研究方向。本文在详细评述了锂离子电池及其正极材料研究进展的基础上,选取当前锂离子电池新一代正极材料的研究热点之一的层状LiNiMnO为研究对象,采用以氨水配合NHHCO共沉淀法合成前驱体NiMnCO,前驱体与LiCO在高温条件下固相反应制备LiNiMnO的合成路线。讨论了溶液的PH值、加氨量对前驱体物理性质的影响和对目标产物LiNiMnO电化学性能的影响,探索出较好制备目标产物前驱体NiMnCO的工艺条件为PH=8,NH/NHHCO=2:8。并分析了共沉淀反应中各因素对实验结果的影响,为进一步优化材料的性能以及规模化生产提供一定的理论指导。

关键词：锂离子电池正极材料层状结构 LiNi0.5Mn0.5O2 共沉淀法前驱体合成