论文摘要
正极材料对锂离子电池的性能影响很大。近年来锂离子电池正极材料研究较多的主要有LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2等化合物。目前商品化的锂离子电池一般都是采用LiCoO2作为正极材料，但钴资源有限，价格昂贵，且对环境污染较大，而锂锰氧的循环性能较差，容量相对较低。本论文以LiNiO2为研究对象，采用溶胶—凝胶法对其进行一元和二元掺杂，合成了α-NaFeO2型层状结构的LiNi1-xCoxO2和LiNi0．8-xCo0．2AlxO2，采用沉淀法在LiNi0．8Co0．2O2表面上包覆一层Al2O3膜。详细研究了掺杂元素的不同比例和包覆量的比例等条件对合成该种正极材料的结构和电化学性能的影响。在合成的LiNi1-xCoxO2体系锂离子电池正极材料中，经电化学性能测试表明，经过Co元素的掺入，材料的循环性能得到显著提高，当掺杂量x为0．2时，即化学组成为LiNi0．8Co0．2O2的综合性能最佳，首次放电比容量为170．40 mAh·g-1，循环30次后放电比容量为149．86 mAh·g-1，容量保持率为89．95％。采用溶胶—凝胶法进行二元掺杂，在这一部分内容中，通过在LiNi0．8Co0．2O2正极材料中用Al取代部分Ni进行改性，合成出具有良好层状结构的LiNi0．8-xCo0．2AlxO2正极材料。对其电化学性能研究发现，LiNi0．77Co0．2Al0．03O2材料第50次循环时的放电容量达149．51 mAh·g-1，是首次放电容量的90．66％。通过XRD结构测定、循环伏安扫描测试和电化学阻抗测试表明对LiNi0．8Co0．2O2进行Al掺杂，增强了材料层状结构的稳定性，有效抑制了锂离子嵌入脱出过程中材料的相转变，其循环稳定性得到了明显改善。采用沉淀法在LiNi0．8Co0．2O2表面包覆一层Al2O3膜，经包覆后材料的首次放电容量有所降低，但有效的抑制了电解液对LiNi0．8Co0．2O2正极材料的侵蚀，改善了材料的循环性能。当Al2O3的包覆量为0．7％（质量分数）时，材料的综合性能最优，初始放电容量为164．84 mAh·g-1，经过30次循环后放电容量为155．63 mAh·g-1，容量保持率为94．41％。
论文目录
摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 锂离子电池发展概况1.2 锂离子电池的工作原理1.3 锂离子电池的工作特征1.4 锂离子电池正极材料的研究进展1.4.1 锂离子电池正极材料的要求1.4.2 层状氧化钴锂和氧化镍锂1.4.3 Li-Mn-O系列锂离子电池正极材料1.4.4 其他系列正极材料1.4.5 正极材料的制备1.5 锂离子电池的电解质1.5.1 液体电解质1.5.2 固体电解质1.6 锂离子电池的负极材料1.6.1 碳负极材料1.6.2 金属电极材料1.6.3 纳米碳管1.7 本课题的研究内容与意义第2章 实验部分2.1 主要化学试剂及实验设备2.1.1 主要化学试剂2.1.2 主要实验仪器2.2 材料的制备2.3 实验电池的组装2.3.1 电池正极的制备2.3.2 电池负极的制备2.3.3 实验电池的装配2.4 实验研究方法2.4.1 实验材料的结构分析2.4.3 材料的电化学性能测试2.5 本章小结1-xCoxO2的制备及性能研究'>第3章 正极材料LiNi1-xCoxO2的制备及性能研究3.1 材料的合成及性能测试1-xCoxO2正极材料的制备'>3.1.1 LiNi1-xCoxO2正极材料的制备3.1.2 材料的表征及测试3.1.3 材料的电化学性能测试3.2 结果与讨论3.2.1 晶体结构及形貌分析3.2.2 电化学性能分析3.3 本章小结0.8-xCo0.2AlxO2制备及性能研究'>第4章 正极材料LiNi0.8-xCo0.2AlxO2制备及性能研究4.1 实验0.8-xCo0.2AlxO2材料的制备'>4.1.1 LiNi0.8-xCo0.2AlxO2材料的制备4.1.2 材料的表征及测试4.1.3 材料的电化学性能测试4.2 结果与讨论4.2.1 晶体结构及形貌分析4.2.2 电化学性能分析4.3 本章小结0.8Co0.2O2包覆Al2O3改性研究'>第5章 正极材料LiNi0.8Co0.2O2包覆Al2O3改性研究5.1 实验部分2O3包覆的LiNi0.8Co0.2O2材料的制备'>5.1.1 Al2O3包覆的LiNi0.8Co0.2O2材料的制备5.1.2 材料的表征及测试5.1.3 电化学性能测试5.2 结果与讨论5.2.1 晶体结构及形貌分析5.2.2 电化学性能分析5.3 本章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
相关论文文献
标签：锂离子电池论文; 正极材料论文; 掺杂论文; 包覆论文;
