论文摘要
锂离子电池具有高能量、长寿命、低污染等特点,在便携式手提电子设备、电动汽车等众多领域得到广泛应用。LiNiO2因为低廉的价格和高的理论容量(275 mAh·g-1)成为研究的热点。进行LiNiO2的制备与改性研究,具有理论和实际意义。本论文针对LiNiO2制备困难、充放电过程中结构不稳定、易发生相变等问题,进行了以下研究。 采用锂过量、加入助熔剂和氧气气氛下系统密封加压的方法,高温固相合成正极材料LiNiO2,通过电化学性能测试考察了材料的充放电比容量及循环性能,探讨了制备条件:第二段烧结氧分压、第二段烧结温度、LiOH与LiNO3摩尔比、锂镍摩尔比对产物电化学性能的影响,由L9（34）拉丁正交实验确定了最佳合成条件。 通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和粒度分析等方法对由最佳工艺条件下制备的正极材料LiNiO2进行了表征。结果表明产物具有a-NaFeO2层状结构,表面形貌规整,晶粒发育良好,颗粒粒径呈正态分布。电化学性能测试表明,材料具有高的首次充放电比容量,分别为224.9 mAh·g-1和182.2 mAh·g-1,良好的循环性能。 采用共沉淀法制备Ni1-yCoy（OH）2、Ni1-x-yMgxCoy（OH）2前驱体,并以其为原料合成正极材料LiNi1-yCoyO2和LiNi1-x-yMg-xCoyO2,考察最佳掺杂量和掺杂对材料结构和电化学性能的影响,得出最佳掺杂量。XRD分析表明,Co掺杂或Co、Mg联合掺杂,没有引入其他杂相,合成的粉末结晶良好,随着Co掺入量的增加,粉末的层状结构更加规整。电化学性能测试表明,随着Co掺入量的增加,电池首次充放电比容量均减小,但是首次充放电库仑效率和循环性能提高,以LiNi0.8Co0.2O2综合性能最优。Mg、Co联合掺杂,掺杂量分别为10%和15%时,制备的材料LiNi(0.75Mg0.1Co0.15O2电化学性能最佳,由于Mg、Co的协同作用,提高了材料的综合性能。 对样品LiNi0.8Co0.2O2进行表面修饰,并进行X光电子能谱（XPS）、
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独创性声明摘要Abstract目录第一章 绪论1.1 锂离子电池的发展1.2 锂离子电池性能1.3 锂离子电池工作原理1.4 锂离子电池的发展现状及应用前景1.5 锂离子电池正极材料的研究现状及应用前景2系列'>1.5.1 LiCoO2系列2系列'>1.5.2 LiNiO2系列2O4系列'>1.5.3 LiMn2O4系列yCo1-yO2系列'>1.5.4 LiNiyCo1-yO2系列4系列'>1.5.5 LiFePO4系列1.6 锂离子电池正极材料的合成方法研究现状1.6.1 固相合成法1.6.1.1 高温固相法1.6.1.2 低温固相法1.6.1.3 微波合成法1.6.2 软化学方法1.6.2.1 水热合成法1.6.2.2 共沉淀法1.6.2.3 溶胶—凝胶法1.6.2.4 离子交换法2的结构与合成方法'>1.7 LiNiO2的结构与合成方法2的结构'>1.7.1 LiNiO2的结构2的合成方法'>1.7.2 LiNiO2的合成方法2的改性研究进展'>1.8 LiNiO2的改性研究进展1.8.1 掺杂改性1.8.2 表面修饰1.9 本论文研究的目的及内容2的制备'>第二章 锂离子电池正极材料LiNiO2的制备2.1 引言2.2 实验2的制备'>2.2.1 正极材料LiNiO2的制备2.2.1.1 原料的预处理2的高温合成'>2.2.1.2 LiNiO2的高温合成2.2.1.3 正交实验2.2.1.4 验证实验2.2.2 电化学测试2.2.2.1 正极片的制备2.2.2.2 实验电池的组装2.2.2.3 电化学性能测试2分析与表征'>2.2.3 LiNiO2分析与表征2.2.3.1 物相分析2.2.3.2 形貌分析2.2.3.3 粒度分析2.3 结果与讨论2.3.1 正交实验结果与讨论2.3.1.1 氧分压的影响3掺入量的影响'>2.3.1.2 LiNO3掺入量的影响2.3.1.3 锂镍摩尔比的影响2.3.1.4 第二段烧结温度的影响2.3.2 验证实验结果与讨论2正极材料的电化学性能'>2.3.2.1 LiNiO2正极材料的电化学性能2正极材料的XRD分析'>2.3.2.2 LiNiO2正极材料的XRD分析2正极材料的形貌分析'>2.3.2.3 LiNiO2正极材料的形貌分析2正极材料的粒度分析'>2.3.2.4 LiNiO2正极材料的粒度分析2.4 小结1-yCoyO2的制备'>第三章 LiNi1-yCoyO2的制备3.1 引言3.2 实验1-yCoy（OH）2前驱体的制备'>3.2.1 Ni1-yCoy（OH）2前驱体的制备1-yCoyO2的高温合成'>3.2.2 LiNi1-yCoyO2的高温合成1-yCoyO2的电化学性能测试'>3.2.3 LiNi1-yCoyO2的电化学性能测试3.2.4 分析与表征3.3 结果与讨论2电化学性能的影响'>3.3.1 掺Co量对LiNiO2电化学性能的影响2结构的影响'>3.3.2 掺Co量对LiNiO2结构的影响3.3.3 SEM分析3.3.4 粒度分析3.4 小结1-yCoyO2的掺杂与修饰'>第四章 Mg对LiNi1-yCoyO2的掺杂与修饰4.1 引言4.2 实验1-x-yMgxCoy（OH）2前驱体的制备'>4.2.1 Ni1-x-yMgxCoy（OH）2前驱体的制备1-x-yMgxCoyO2的高温合成'>4.2.2 LiNi1-x-yMgxCoyO2的高温合成0.8Co0.2O2表面包覆'>4.2.3 LiNi0.8Co0.2O2表面包覆4.2.4 电化学性能测试1-x-yMgxCoyO2的电化学性能测试'>4.2.4.1 LiNi1-x-yMgxCoyO2的电化学性能测试0.8Co0.2O2的电化学性能测试'>4.2.4.2 包覆后LiNi0.8Co0.2O2的电化学性能测试4.2.5 分析与表征4.3 结果与讨论4.3.1 Mg、Co联合掺杂的结果与讨论2电化学性能的影响'>4.3.1.1 Mg、Co掺杂量对LiNiO2电化学性能的影响2结构的影响'>4.3.1.2 Mg、Co掺杂量对LiNiO2结构的影响0.75Mg0.1Co0.15O2的SEM分析'>4.3.1.3 样品LiNi0.75Mg0.1Co0.15O2的SEM分析0.75Mg0.1Co0.15O2的粒度分析'>4.3.1.4 样品LiNi0.75Mg0.1Co0.15O2的粒度分析0.8Co0.2O2表面包覆的结果与讨论'>4.3.2 LiNi0.8Co0.2O2表面包覆的结果与讨论4.3.2.1 电化学性能0.8Co0.2O2粉末表面组成'>4.3.2.2 包覆前后LiNi0.8Co0.2O2粉末表面组成0.8Co0.2O2粉末结构'>4.3.2.3 包覆前后LiNi0.8Co0.2O2粉末结构0.8Co0.2O2粉末形貌'>4.3.2.4 包覆前后LiNi0.8Co0.2O2粉末形貌4.4 小结1-yCoyO2'>第五章 溶胶—凝胶法制备LiNi1-yCoyO25.1 引言5.2 实验5.2.1 前驱体的制备5.2.2 前驱体的差热—热重测试2的高温合成'>5.2.3 LiNiO2的高温合成5.2.4 实验设计5.2.4.1 单因素实验5.2.4.2 正交实验5.2.5 验证实验1-yCoyO2的制备实验'>5.2.6 LiNi1-yCoyO2的制备实验5.2.7 电化学性能测试5.2.8 分析与表征5.3 结果与讨论5.3.1 单因素实验结果与讨论5.3.1.1 锂镍摩尔比范围的确定5.3.1.2 柠檬酸与锂镍的摩尔比范围的确定5.3.1.3 成胶时pH值范围的确定5.3.1.4 成胶脱水温度的确定5.3.1.5 干燥温度范围的确定5.3.2 正交实验结果与讨论5.3.3 差热—热重分析结果与讨论5.3.4 电化学性能测试5.3.5 XRD分析5.3.6 SEM分析5.3.7 粒度分析5.4 小结第六章 结论参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的论文作者简介
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