论文摘要
尖晶石LiMn2O4具有高电压、高安全性、低污染、低成本、资源丰富等优点使其成为新一代锂离子电极正极材料研究热点之一,但是该材料目前还存在初始容量较低、容量衰减较快等问题,这严重阻碍了其商业化进程。目前解决该问题采用最多的是阳离子掺杂、阴离子掺杂、阴阳离子共掺杂等改性方法。本文的主要工作内容是研究尖晶石型锰酸锂正极材料的离子体相掺杂改性,以改善材料的电化学性能。研究了以不同的锂源采用熔融浸渍法制备尖晶石型锰酸锂,及阴阳离子复合掺杂,对尖晶石锰酸锂晶体结构和电化学性能的影响。本文首先采用熔融浸渍法,分别以硝酸锂、氢氧化锂为锂源,合成尖晶石LiMn2O4,随着煅烧温度的升高,硝酸锂为锂源合成的尖晶石样品晶胞参数逐渐增大,其初始容量也逐渐增大;氢氧化锂为锂源源合成的尖晶石样品晶胞参数随着煅烧温度的升高而减小,其初始容量也逐渐减小。相比而言,氢氧化锂为锂源合成尖晶石LiMn2O4电化学性能也较好。分别以硝酸锂、氢氧化锂为锂源,采用氟镁掺杂改性制备的样品LiMn1.9Mg0.1O4-y,通过XRD测试可以看出样品为纯的尖晶石相,说明了氟镁掺杂进尖晶石结构中。而合成的样品在材料的结晶程度和形貌都有很大的改善,其循环性能也得到了较大的提高。当镁的量不变,掺杂氟对样品的性能影响最为明显,随着掺氟量的增加,样品LiMn1.9Mg0.1O4-yFy（y=0.03,0.05,0.1）容量逐渐增加。相比而言,氢氧化锂为锂源合成尖晶石LiMn1.9Mg0.1O4-yFy（y=0.03,0.05,0.1）电化学性能也较好,这与合成尖晶石LiMn2O4规律一致。而采用氟铝掺杂改性制备的样品LiMn1.9Mg0.1O3.97F0.03,其初始容量低,电化学性能较差。对尖晶石锰酸锂进行了阴阳离子的多元复合掺杂改性,通过筛选掺杂元素的组合方案、控制掺杂的量、选择不同的锂源,制备出了既具有高的初始容量又有良好的充放电循环性能的尖晶石型锰酸锂正极材料,并从理论上探讨了尖晶石锰酸锂容量衰减的原因,从材料的晶体结构和电化学特性等方面分析了掺杂改性改善尖晶石锰酸锂循环性能的作用机理。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 前言1.2 锂离子电池的发展1.3 锂离子电池工作原理1.4 锂离子电池工作特点1.5 锂离子电池正极材料1.5.1 Li-Co-O 体系1.5.2 Li-Ni-O 体系1.5.3 Li-Mn-O 体系4 体系'>1.5.4 LiMPO4体系1.6 正极材料LIMN204 的合成方法1.6.1 固相合成法1.6.2 软化学合成法2O4 正极材料的改性'>1.7 LIMN2O4正极材料的改性1.7.1 表面修饰改性1.7.2 掺杂改性1.8 本论文的选题背景和研究内容2O4正极材料的研究'>第二章 采用熔融浸渍法合成LIMN2O4正极材料的研究2.1 实验所用的仪器与试剂2.1.1 实验药品2.1.2 实验设备和仪器2.2 实验部分2O4 样品的制备'>2.2.1 LiMn2O4样品的制备2.2.2 极片的制备2.2.3 电池的组装2.2.4 样品的物性表征2.2.5 样品的电化学性能表征2.3 结果与讨论2.3.1 样品的物相分析2.3.2 样品的形貌分析2.3.3 样品的电化学性能测试3为锂源F、MG 共掺LIMN2O4合成与研究'>第三章 以LINO3为锂源F、MG 共掺LIMN2O4合成与研究3.1 实验所用的仪器与试剂3.1.1 实验药品3.1.2 实验设备和仪器3.2 实验部分1.9Mg0.1O4-yFy（y=0.03,0.05,0.1）样品的制备'>3.2.1 LiMn1.9Mg0.1O4-yFy（y=0.03,0.05,0.1）样品的制备3.2.2 极片的制备3.2.3 电池的组装3.2.4 样品的物性表征3.2.5 样品的电化学性能表征3.3 结果与讨论3.3.1 样品的物相分析3.3.2 样品的形貌分析3.3.3 样品的电化学性能测试2O4合成与研究'>第四章 以LIOH 为锂源F、MG 共掺LIMN2O4合成与研究4.1 实验所用的仪器与试剂4.1.1 实验药品4.1.2 实验设备和仪器4.2 实验部分1.9Mg0.1O4-yFy（y=0.03,0.05,0.07,0.1）样品的制备'>4.2.1 LiMn1.9Mg0.1O4-yFy（y=0.03,0.05,0.07,0.1）样品的制备4.2.2 极片的制备4.2.3 电池的组装4.2.4 样品的物性表征4.2.5 样品的电化学性能表征4.3 结果与讨论4.3.1 样品的物相分析4.3.2 样品的形貌分析4.3.3 样品的电化学性能测试2O4正极材料的合成与研究'>第五章 氟与铝共掺LIMN2O4正极材料的合成与研究5.1 实验所用的仪器与试剂5.1.1 实验药品5.1.2 实验设备和仪器5.2 实验部分5.2.1 LiMn1.9Al0.1O3.97F0.03 样品的制备5.2.2 极片的制备5.2.3 电池的组装5.2.4 样品的物性表征5.2.5 样品的电化学性能表征5.3 结果与讨论5.3.1 样品的物相分析5.3.2 样品的形貌分析5.3.3 样品的电化学性能测试第六章 结论致谢参考文献附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
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