正极材料Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2的制备和电化学性能的研究

论文摘要

锂离子电池是20世纪90年代发展起来的新型二次电池。锂锰氧化物具有污染小,价格便宜,已经成为最有吸引力的锂离子电池正极材料。但其具有容量衰减快,循环寿命短等缺点。Li[Li1/3Mn2/3]O2不具有电化学活性,具有稳定的层状结构和化学性能,因此,很多人通过掺杂Ni,Co,Cr等过渡金属,用Ni2+,Co2+,Cr3+部分取代Li+和Mn4+,合成新型锂离子正极材料,具有良好的循环性和安全性。 本文用改进共沉淀法合成富锂化合物Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2,实验证明,合成Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2的最佳温度为900℃。在室温下,3.0～4.4V（vs.Li+/Li）电势范围内,以25mA/g的充放电速率进行电化学性能测试。Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2的首次放比电容量为159mAh/g,经过30次循环后放电比容量为149.2mAh/g。 我们用相同的合成方法,进一步合成Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]0.95Co0.05O2,研究掺杂少量的Co对Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2性能的影响。在室温下,3.0～4.4V（vs.Li+/Li）电势范围内,以25mA/g的充放电速率进行电化学性能测试。Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2的首次放电比容量为186.8mAh/g,经过40次循环后放电比容量为181.2mAh/g。与Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2相比具有更好的大电流放电性能。 最后我们研究了Mg2+和Zn2+在Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]0.95Co0.05O2中的嵌入行为。在室温下,0.9～2.0V(vs.Zn2+/Zn（汞齐化）)电势范围内,以25mA/g的充放电速率进行电化学性能的测试。在电解液lmol Mg（C|04）2+L。iCIOVEC+DMC中,Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]0.95Co0.05O2的首次放电比容量为146mAh/g,循环30次后容量为117.7mAh/g;在电解液1mol Zn（ClO4）2/EC+DMC中,首次放电比容量为69.7mAh/g,15次循环后容量下降到49.7mAh/g:在电解液1mol Zn（ClO4）2+LiClO4/EC+DMC（体积比:1:1）中首次放电比容量为100mAh/g,30次后下降到61.3mAh/g。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 锂离子电池的发展概况
• 1.2 锂离子电池的工作原理
• 1.3 锂离子电池正极材料的研究现状
• 1.3.1 锂钴氧化物
• 1.3.2 锂镍氧化物
• 1.3.3 锂锰氧化物
• 1.4 锂离子正极材料常用的合成方法
• 1.5 本论文的研究思路
• 参考文献
• 0.1Ni_0.35Mn_0.55]O₂材料的合成及表征'>第二章 层状Li[LI_0.1Ni_0.35Mn_0.55]O₂材料的合成及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 样品的制备
• 2.2.3 电极的制备及三电极体系的组装
• 2.3 实验结果及讨论
• 2.3.1 不同锻烧温度下合成样品的XRD图谱分析
• 2.3.2 样品的SEM
• 2.3.3 样品的XPS图谱
• 2.3.4 恒流充放电实验
• 2.4 小结
• 参考文献
• 0.1Ni_0.35Mn_0.55]_0.95Co_0.05O₂的制备和电化学性能'>第三章 Li[Li_0.1Ni_0.35Mn_0.55]_0.95Co_0.05O₂的制备和电化学性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 样品的制备
• 3.2.3 电极的制备及三电极体系的组装
• 3.3 实验结果及讨论
• 3.3.1 XRD图谱分析
• 3.3.2 样品的SEM
• 3.3.3 样品的电化学性能
• 3.4 小结
• 参考文献
• 0.1Ni_0.35Mn_0.55]_0.95Co_0.05O₂中的嵌入'>第四章 不同离子在 Li[Li_0.1Ni_0.35Mn_0.55]_0.95Co_0.05O₂中的嵌入
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.3 实验结果及讨论
• 4.3.1 XRD图谱分析
• 2+和Zn²⁺在样品中的嵌入'>4.3.2 Mg²⁺和Zn²⁺在样品中的嵌入
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 攻读硕士期间发表的文章