控制结晶法制备球形正极材料LiNi0.8Co0.2O2

论文摘要

锂镍氧系电极材料是锂离子电池正极材料的研究热点之一,虽然人们已经成功制备出LiNi0.8Co0.2O2材料,但因其仍存在循环性能差等问题仍未得到广泛的应用,必须对材料进行改性。显而易见球形LiNi0.8Co0.2O2较一般非球形LiNi0.8Co0.2O2易于进行表面修饰,所以本论文成功制备出球形LiNi0.8Co0.2O2便为今后人们对其进行改性研究打下了良好的基础,提供了易于修饰的优良原材料。此外,球形LiNi0.8Co0.2O2还具有较高的振实密度、体积比容量,因此其在小型化的电子仪器和设备乃至航天技术上的应用便具有了一般非球形LiNi0.8Co0.2O2不可比拟的优势。本论文通过控制结晶法合成球形前驱体材料Ni0.8Co0.2（OH）2,经工艺的层层筛选、不断优化,得出最佳工艺:反应物浓度分别为CNiSO4=0.5mol/L、CCoSO4=0.5mol/L、CNaOH=1mol/L、CNH3·H2O=1mol/L;反应体系pH=11.2;体系温度为55℃;氨镍比=0.8:1;反应时间为24h;搅拌速度为800r/min;陈化时间为3h。前驱体晶形成长致密,球形度好,振实密度为2.0271g/cm3,粒径分布均匀,为球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的制备提供了良好的前驱体材料。本论文锂离子电池正极球形材料LiNi0.8Co0.2O2的制备过程中采用浸渍液超声波振荡法混合原料,此方法原料混合均匀,分散性好;采用二次高温烧结法制备最终产品。最终得出最佳工艺为:氧气流量40mL/min,Li:（Ni+Co）= 1.10:1,第一次煅烧温度为650℃,恒温时间12h,第二次煅烧温度为720℃,恒温时间为5小时。产品颗粒通过SEM扫描电子显微镜观察表明其形貌为球形;通过激光粒度仪测试表明其粒度分布均匀;经XRD分析证明产品晶体结构完整,晶形良好;通过ICP测试表明Li:（Ni+Co）=1.01:1;通过密度测试测出其振实密度为2.7930 g/cm3;通过电化学工作站进行循环伏安测试表明产品具有较好的电化学可逆性;通过电池性能测试仪测试,产品首次充电质量容量为196.86mAh/g,首次放电质量容量为176.93mAh/g,相应体积容量分别可达549.83mAh/cm3,494.17 mAh/cm3,100次循环后,容量保持率为76.28%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 锂离子电池概述
• 1.1.1 锂离子电池发展历史
• 1.1.2 锂离子电池工作原理
• 1.1.3 锂离子电池正极活性材料特点
• 1.2 镍系及钴系电池正极材料研究进展
• 1.2.1 镍系电池正极活性材料研究进展
• 1.2.2 钴系电池正极活性材料研究进展
• XCo_1-XO₂（01.2.3 正极材料LiNi_XCo_1-XO₂（0
• 1.3 锂离子电池球形正极材料研究现状
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 实验药品仪器及研究方法
• 2.1 实验药品及仪器设备
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器设备
• 2.2 实验研究方法
• 2.2.1 材料结构和形貌研究方法
• 2.2.2 材料物理性能研究方法
• 2.2.3 材料电化学性能测试方法
• 0.8Co_0.2（OH）₂合成研究'>第3章 球形前驱体Ni_0.8Co_0.2（OH）₂合成研究
• 0.8Co_0.2（OH）₂原理'>3.1 控制结晶法制备球形Ni_0.8Co_0.2（OH）₂原理
• 0.8Co_0.2（OH）₂的合成'>3.2 球形前驱体Ni_0.8Co_0.2（OH）₂的合成
• 0.8Co_0.2（OH）₂工艺流程'>3.2.1 控制结晶法制备球形Ni_0.8Co_0.2（OH）₂工艺流程
• 0.8Co_0.2（OH）₂实验方法'>3.2.2 控制结晶法制备球形Ni_0.8Co_0.2（OH）₂实验方法
• 3.2.3 单因素实验设计
• 3.2.4 正交实验设计
• 0.8Co_0.2（OH）₂合成结果与讨论'>3.3 球形前驱体Ni_0.8Co_0.2（OH）₂合成结果与讨论
• 3.3.1 反应物浓度的影响
• 3.3.2 反应体系pH 值的影响
• 3.3.3 反应时间的影响
• 3.3.4 陈化的影响
• 3.3.5 反应温度的影响
• 3.3.6 搅拌速度的影响
• 3.3.7 氨镍比的影响
• 3.3.8 正交实验结果
• 3.4 小结
• 0.8Co_0.2O₂的合成研究'>第4章 球形LiNi_0.8Co_0.2O₂的合成研究
• 0.8Co_0.2O₂的制备原理'>4.1 球形LiNi_0.8Co_0.2O₂的制备原理
• 4.1.1 浸渍液超声波振荡法原理
• 0.8Co_0.2O₂的原理'>4.1.2 高温锻烧制备球形LiNi_0.8Co_0.2O₂的原理
• 0.8Co_0.2O₂的制备'>4.2 球形LiNi_0.8Co_0.2O₂的制备
• 0.8Co_0.2O₂的制备过程'>4.2.1 球形LiNi_0.8Co_0.2O₂的制备过程
• 4.2.2 实验设计
• 0.8Co_0.2O₂材料的合成结果与讨论'>4.3 球形LiNi_0.8Co_0.2O₂材料的合成结果与讨论
• 4.3.1 球形LiNi0.8C00.202材料的形貌和结构
• 0.8Co_0.2O₂材料的电化学性能'>4.3.2 球形LiNi_0.8Co_0.2O₂材料的电化学性能
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要