论文摘要
锂离子电池由于具有输出电压高、比能量大、容量大、循环寿命长等优点，而被广泛应用。二元固溶体正极材料LiCoxNi1-xO2是近年来锂离子电池材料研究的热点。 本文采用新的方法溶胶-凝胶自蔓延预烧结法制备了正极材料LiCoxNi1-xO2，采用X射线衍射（XRD）、差热分析（DTA）、热重分析（TG）、扫描电镜（SEM）、元素分析（ICP）及电化学测试等表征手段，从材料的合成方法、化学掺杂和修饰等方面入手，对锂离子电池正极材料LiCoxNi1-xO2结构与性能进行系统地分析研究。本文的主要研究工作和取得的成果为： （1）研究了溶胶剂种类、用量以及溶胶剂／金属离子配比等因素对合成产物LiCoxNi1-xO2结构和性能的影响。采用浓度为2mol／L柠檬酸作溶胶剂，与碳酸锂、钴、镍盐反应并生成大分子凝胶，控制柠檬酸与金属离子比例R=1.25，所得产物的粒度分布在10～130μm，D50为44.4μm，D90为69.3μm，具有完整的六方晶型结构，其首次放电容量158.7mAh·g-1。 （2）利用差热分析，运用Doyle-Ozawa法研究分析了前躯体干凝胶LiCoxNi1-xO2制备过程中热行为及各个反应阶段的表观活化能。结果表明干凝胶的分解过程可以分为四个阶段，即结晶水的脱除、柠檬酸盐的分解、金属盐的分解、最终产物LiCoxNi1-xO2的形成。根据Doyle-Ozawa法计算得每个分解阶段的分解活化能为：97.8kJ／mol，127.4～140.4kJ／mol，118.7kJ／mol，105.2kJ／mol。 （3）溶胶-凝胶预烧结工艺对材料的结构性能有很大影响，空气中于300～400℃下利用溶胶-凝胶自蔓延的特性先预烧结，再在高温炉中空气气氛下制备LiCoxNi1-xO2材料，克服了以往将干凝胶直接烧结易产生低价化合物的缺陷。 分析研究了烧结温度、烧结时间、原料Li／（Ni+Co）配比等工艺条件对合成材料LiCoxNi1-xO2结构以及电化学性能的影响，利用正交实验对烧结工艺优化分析。结果显示：反应温度对产物的结构影响最为明显，反应温度800℃、反应时间为12小时，原料配比Li／（Ni+Co）为1.05：1为最优化工艺条件。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 前言1.2 锂离子电池的工作原理及特点1.2.1 锂离子电池工作原理1.2.2 锂离子电池的特点1.3 锂离子电池电极材料1.3.1 锂离子电池对电极材料的特殊要求1.3.2 正极材料1.4 锂离子电池正极材料的制备方法1.5 影响正极材料电化学性能的因素1.6 存在问题及本论文的研究思路第二章 实验部分2.1 锂离子电池正极材料结构与性能表征2.1.1 粉末X-射线衍射分析（XRD）2.1.2 热分析2.1.3 扫描电子显微镜分析（SEM）2.1.4 激光粒度分析2.1.5 电感耦合等离子体原子发射光谱元素分析2.2 实验电池结构组成2.3 实验电池的组装过程2.3.1 正极制备2.3.2 负极和隔膜的选择2.3.3 电解质溶液的选用2.3.4 实验电池组装2.3.5 电池充放电测试2.3.6 循环伏安测试分析xNi1-xO2凝胶前躯体热行为分析'>第三章 LiCoxNi1-xO2凝胶前躯体热行为分析3.1 引言xNi1-xO2前驱体干凝胶的合成'>3.2 LiCoxNi1-xO2前驱体干凝胶的合成xNi1-xO2前驱体热分解过程'>3.3 LiCoxNi1-xO2前驱体热分解过程xNi1-xO2前躯体干凝胶的TG-DTA分析'>3.3.1 LiCoxNi1-xO2前躯体干凝胶的TG-DTA分析3.3.2 不同热分解过程产物结构XRD分析xNi1-xO2干凝胶前躯体热分解活化能'>3.4 LiCoxNi1-xO2干凝胶前躯体热分解活化能3.5 本章小结xNi1-xO2粉体烧结工艺与性能研究'>第四章 正极材料LiCoxNi1-xO2粉体烧结工艺与性能研究xNi1-xO2粉体的制备工艺'>4.1 正极材料LiCoxNi1-xO2粉体的制备工艺xNi1-xO2凝胶前驱物的红外（FTIR）分析'>4.2 LiCoxNi1-xO2凝胶前驱物的红外（FTIR）分析4.3 预烧结工艺对产物的影响xNi1-xO2结构和性能的影响'>4.4 烧结温度对正极材料LiCoxNi1-xO2结构和性能的影响xNi1-xO2结构和性能的影响'>4.5 烧结时间对材料LiCoxNi1-xO2结构和性能的影响4.6 原料配比Li/（Ni+Co）对产物结构的影响4.7 烧结工艺的正交实验优化分析xNi1-xO2结构和性能的影响'>4.8 Co/Ni比例对LiCoxNi1-xO2结构和性能的影响xNi1-xO2结构的影响'>4.8.1 Co/Ni比例对LiCoxNi1-xO2结构的影响xNi1-xO2电化学性能的影响'>4.8.2 Co/Ni比例对LiCoxNi1-xO2电化学性能的影响4.9 本章小结xNi1-xO2凝胶化工艺的研究'>第五章 LiCoxNi1-xO2凝胶化工艺的研究5.1 前言5.2 溶胶剂种类对产物的影响5.3 柠檬酸水溶液浓度对产物的影响5.4 柠檬酸与金属离子比例对产物结构和性能的影响5.4.1 柠檬酸与金属离子比例对产物热分解行为的影响5.4.2 柠檬酸与金属离子比例对产物结构和形貌的影响5.4.3 柠檬酸与金属离子比例对产物电性能的影响5.5 溶胶-凝胶反应溶液pH值对产物的影响5.6 本章小结1-xO2的研究'>第六章 微波法制备正极材料LiCo-xNi1-xO2的研究6.1 引言0.5Ni0.5O2的工艺过程'>6.2 微波法制备正极材料LiCo0.5Ni0.5O2的工艺过程6.3 微波辐照时间对体系温度的影响0.5Ni0.5O2结构的影响'>6.4 微波时间对样品LiCo0.5Ni0.5O2结构的影响0.5Ni0.5O2的扫描电镜分析'>6.5 产品LiCo0.5Ni0.5O2的扫描电镜分析6.6 样品的粒度分布6.7 充放电性能6.8 本章小结1-x-yMyO2的掺杂改性研究'>第七章 正极材料LiCoxNi1-x-yMyO2的掺杂改性研究7.1 引言0.5Ni0.5O2掺杂Al的研究'>7.2 正极材料LiCo0.5Ni0.5O2掺杂Al的研究0.5Ni0.5-xAlxO2的工艺'>7.2.1 Al掺杂制备正极材料LiCo0.5Ni0.5-xAlxO2的工艺0.5Ni0.5-xAlxO2的组成分析'>7.2.2 正极材料LiCo0.5Ni0.5-xAlxO2的组成分析0.5Ni0.5-xAlxO2的热分析'>7.2.3 Al掺杂正极材料LiCo0.5Ni0.5-xAlxO2的热分析0.5Ni0.5-xAlxO2结构的影响'>7.2.4 Al掺杂对正极材料LiCo0.5Ni0.5-xAlxO2结构的影响0.5Ni0.5-xAlxO2电性能的影响'>7.2.5 Al掺杂对正极材料LiCo0.5Ni0.5-xAlxO2电性能的影响0.5Co0.5O2掺杂Zn的研究'>7.3 正极材料LiNi0.5Co0.5O2掺杂Zn的研究0.5Ni0.5-xZnxO2的制备'>7.3.1 Zn掺杂正极材料LiCo0.5Ni0.5-xZnxO2的制备0.5Ni0.5-xZnxO2的XRD结构'>7.3.2 样品LiCo0.5Ni0.5-xZnxO2的XRD结构0.5Ni0.5-xZnxO2的电性能'>7.3.4 样品LiCo0.5Ni0.5-xZnxO2的电性能0.5Ni0.5O2掺杂V的研究'>7.4 正极材料LiCo0.5Ni0.5O2掺杂V的研究0.5Ni0.5O2的制备'>7.4.1 V掺杂正极材料LiCo0.5Ni0.5O2的制备0.5Ni0.5O2结构的影响'>7.4.2 V掺杂对正极材料LiCo0.5Ni0.5O2结构的影响0.5Ni0.5O2电化学性能的影响'>7.4.3 V掺杂对正极材料LiCo0.5Ni0.5O2电化学性能的影响0.5Ni0.5-xMxO2（M=Al,Zn,V）掺杂嵌锂机理分析'>7.5 正极材料LiCo0.5Ni0.5-xMxO2（M=Al,Zn,V）掺杂嵌锂机理分析7.6 本章小结第八章 结论参考文献致谢作者在博士期间发表的论文
相关论文文献
- [1].相转移法制备LiCo_xNi_(1-x)O_2正极材料[J]. 南开大学学报(自然科学版) 2008(02)
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