bck

收藏本站

层状富锂正极材料的结构设计、制备及其性能研究

【摘要】:层状富锂正极材料具有高放电比容量、独特充放电机制、成本低廉和环境友好等特点,成为目前锂离子电池正极材料的主流发展方向,应用前景良好。然而,由于其充放电机理和结构的复杂性所带来的循环稳定性差、电压平台衰减快以及倍率性能不足等缺点,减缓了其实际商业化的进程。 本论文以提高富锂正极材料电化学性能为目标,对材料的结构、形貌和成分分布进行设计,成功制备了核壳结构、壳浓度渐变和全浓度梯度富锂正极材料,并系统探讨了其制备工艺条件、结构特征以及电化学性能。论文的主要内容如下: 1.采用溶胶-凝胶法制备了球形核壳结构LiNi0.5C0.2Mn0.3O2@Li2MnO3复合材料。该核壳结构复合材料以高容量LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2作为内核,以高稳定性Li2MnO3作为外壳。研究表明,外壳层Li2MnO3在4.5V电压窗口下具有电化学惰性,起到保护内核材料的作用,从而提高了复合材料的循环稳定性。在2.0~4.4V电压范围内,核壳结构复合材料在0.5C倍率下经过200次循环后容量保持率仍为98.8%,明显高于单一内核材料LiNi0.5Co0.2Mn0.302(74.3%)。此外,高温55℃下,经过100次循环后其容量衰减率只有2.3%,而单一内核材料的容量衰减率高达36.2%。 2.采用共沉淀法制备了球形核壳结构富锂正极材料Li1.15[Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.5(N11/4Mn3/4)0.5]0.85O2,并探讨了制备工艺条件对材料结构和性能的影响。结果显示,850℃下焙烧12h得到的核壳结构富锂正极材料具有最优的电化学性能。在0.1C、2.0~4.8V条件下,其放电比容量可达242.3mAh/g;在0.5C、2.0~4.6V条件下循环100次后,其容量保持率仍为95.6%,而单一内核材料Li1.15[Ni1/3Co1/3Mn1/3]0.85O2只有74.3%;在0.1C、0.2C、0.5C1C、2C、5C和10C倍率下,其放电比容量分别是242.3、224.4、202.2、172.6、146.0、121.4和96.3mAh/g,而单一外壳材料Li1.15[Ni1/4Mn3/4]0.85O2在10C倍率下的放电比容量只有63.7mAh/g,仅为前者的66.1%。核壳结构富锂正极材料发挥了内核与外壳的协同作用,取长补短,显示了更为优异的综合性能。 3.为了解决核壳结构材料中由于核与壳的体积膨胀系数不同,在充放电循环过程中易出现核壳分离的缺点,设计和制备了一种壳浓度渐变富锂正极材料Li1.13[Mn0.534Ni0.233CO0.233]0.87O2。研究表明,该材料由金属浓度恒定的内核与浓度渐变的壳层组成,各金属的浓度从内核逐渐向壳层过渡,且壳层中Mn的浓度从内到外逐渐增加,进一步提高了材料的表面稳定性。壳浓度渐变Li1.13[Mn0.534Ni0.233Co0.233]0.87O2显示了比相同化学成分的常规富锂正极材料更为优良的电化学性能。在2.0~4.6V电压范围内,0.1C倍率下其首次放电容量高达220.2mAh/g;当电流密度为0.5C时,循环100次后容量仍为原来的97.2%,而常规富锂正极材料的容量保持率只为83.4%。此外,壳浓度渐变富锂正极材料的倍率性能和热稳定性也得到了改善。 4.为了进一步改善富锂正极材料的电化学性能,设计和制备了一种全浓度梯度的球形富锂正极材料Li1+x[Mn0.60Ni0.25Co0.15]1-xO2。通过探索制备工艺条件,发现制备全浓度梯度富锂正极材料的最佳条件为:锂含量χ=0.14,固相反应温度为900℃,反应时间为16h。研究显示,最优条件下制备的球形全浓度梯度Li1.14[Mn0.60Ni0.25Co0.15]0.86O2颗粒中各金属元素呈非均匀分布,即Mn的浓度由球形颗粒中心到表层逐渐增加,Co的浓度则刚好相反,而Ni的浓度由内到外保持不变。电化学测试表明,全浓度梯度富锂正极材料具有比常规材料更加稳定的放电容量和电压平台。在2.0~4.6V、0.5C条件下经过200次循环后其容量保持率仍为93.8%,而常规材料只有66.3%。此外,在5C倍率下循环100次后,其容量保持率可达95.2%,明显高于常规材料的47.6%。通过对循环后的材料进行X-射线衍射、扫描电子显微电镜、能谱分析和透射电子显微电镜等测试,讨论了全浓度梯度富锂正极材料具有优异电化学性能的机理。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 宋顺林;张朋立;郑长春;刘亚飞;陈彦彬;;三元正极材料结构设计的研究进展[J];广东化工;2017年18期
2 崔萍;梁英;占丹;;锂离子电池复合正极材料的研究进展[J];电源技术;2015年05期
3 任崇;孔继周;周飞;杨小艳;唐州;李军秀;;锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展[J];材料导报;2013年13期
4 汤宏伟,陈宗璋,钟发平;溶胶凝胶法制备锂离子蓄电池正极材料[J];电源技术;2003年04期
5 张雪;王铨;张婷;易明明;马丽叶;米金辉;陈傲;张正国;;锂离子电池三元正极材料的研究进展[J];石油和化工设备;2016年11期
6 钟清华;;含硫聚丙烯腈复合正极材料的性能[J];广东化工;2017年10期
7 侯倩;李春雷;崔孝玲;李翔飞;张宇;;锂离子电池三元正极材料的制备研究进展[J];化工新型材料;2017年06期
8 王以存;张晓泉;杨洋;王志鹏;鲁俊;陈思学;陈治强;;前躯体预掺杂合成锰酸锂正极材料的研究[J];中国锰业;2017年03期
9 王帅;;锂离子电池富锂锰基正极材料的研究分析[J];中国锰业;2017年04期
10 谭蕾;王晶;赵锐前;张惠;李胜;徐博;杨艳晶;樊慧娟;张雪;;锂离子电池焦磷酸盐正极材料的研究进展[J];化学与黏合;2017年05期
11 赵琳琳;赵平;高虹;曹晓辉;韩大冬;;热电池正极材料研究新进展[J];电池工业;2010年04期
12 吴铭;;地球有“正极”“负极”吗[J];咬文嚼字;2010年10期
13 苑晓宇;马伟民;闻雷;杨化仁;;热电池正极材料的研究进展[J];陶瓷学报;2010年04期
14 邓继东;高虹;王颜赟;;锂离子电池球形正极材料的制备研究进展[J];有色矿冶;2008年03期
15 杜远东,任尚坤,马兴科;锂离子二次电池正极材料的研究[J];商丘师范学院学报;2002年05期
16 饶媛媛;曾晖;王康平;刘兴亮;王强;;锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展[J];电池工业;2014年03期
17 张宏明;史新明;赵阳雨;毛丽萍;崔孝玲;;锂离子电池新型正极材料研究展望[J];电源技术;2013年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨菲;杜柯;胡国荣;彭忠东;;锂离子电池三元正极材料的研究进展[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年
2 张胜利;李维;宋延华;李小岗;李海望;;锂离子池水性粘接剂在正极材料中的优化研究[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
3 黄金龙;;新型硅酸盐锂电正极材料的研究进展[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年
4 刘国强;曾潮流;杨柯;;锂离子电池钒系正极材料的研究概况[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
5 应皆荣;姜长印;万春荣;雷敏;唐昌平;高剑;李维;;锂离子电池高密度球形系列正极材料[A];2005中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会论文集[C];2005年
6 程锦国;马晓玲;易宗慧;常彩仙;孙聚堂;;涡流循环沉淀法合成适于用作制备锂镍复合正极材料的球形氢氧化镍及其形貌控制[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
7 钟贵明;白晶玉;Paul N.Duchesne;Mcdonald Matt;王宇;龚正良;张鹏;付日强;杨勇;;新型可充锂离电池转化型正极材料磷酸铜的固体核磁共振研究[A];2015中国硅酸盐学会固态离子学分会理事会议暨第三届全国固态离子学青年学术交流会论文摘要集[C];2015年
8 邓远富;覃旭松;陈申;陈国华;;长寿命、功率型锰基正极材料的制备和中试研究[A];第31届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2015年
9 常芳;;热电池正极材料二硫化钴含量测定[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
10 曾冬青;杨占红;王升威;;镍正极添加剂对密封锌镍电池性能的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨秀康;层状富锂正极材料的结构设计、制备及其性能研究[D];湘潭大学;2014年
2 张西华;锂离子电池正极废料中镍钴锰酸锂的短程清洁循环技术[D];中国科学院研究生院(过程工程研究所);2015年
3 邱报;富锂锰基正极材料的表面改性及其储能机理研究[D];中国科学院宁波材料技术与工程研究所;2016年
4 代冬梅;利用具有纳米结构的前驱体合成锂电池富锂锰基正极材料及其性能研究[D];河南师范大学;2017年
5 胡思江;核壳结构富锂锰基层状正极材料的研究[D];中国地质大学;2015年
6 龚志杰;硫/多孔碳复合正极材料的制备及电化学性能研究[D];浙江大学;2016年
7 马全新;锂离子电池富锂锰基正极材料与电极制备及改性研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
8 孙福根;锂硫电池硫正极材料的设计、制备及性能研究[D];华东理工大学;2014年
9 夏书标;层状锂镍钴铝氧正极材料的制备及性能研究[D];昆明理工大学;2015年
10 金传玉;热电池镍系正极材料的研究[D];湖南大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 牛晓波;锂离子电池三元复合正极材料的合成及其电化学性能研究[D];重庆大学;2006年
2 赵昆;锂离子电池复合正极材料的合成与电性能研究[D];成都理工大学;2005年
3 寇建文;富锂锰基正极材料低温性能的改善研究[D];北京理工大学;2016年
4 谢海鸥;镍硫基复合物正极材料的制备研究[D];武汉工程大学;2013年
5 叶长福;富锂锰基三元正极材料的制备与改性[D];广西大学;2016年
6 陈炳;尖晶石型高电位正极材料镍锰酸锂的改性制备研究[D];电子科技大学;2016年
7 孙言虹;锂离子电池富锂三元复合正极材料的研究[D];哈尔滨师范大学;2013年
8 陈杰;锂离子电池环保型水性正极的制备和性能研究[D];湖南大学;2011年
9 高凯;富锂锰基正极材料的制备与性能研究[D];清华大学;2016年
10 王志达;碳—硫/聚苯胺正极材料制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李小平;[N];证券时报;2011年
2 杨文江 王满庆;[N];中国化工报;2012年
3 记者 施铭;[N];云南日报;2019年
4 本报数据研究部 穆龚;[N];上海证券报;2014年
5 记者 覃秘;[N];上海证券报;2012年
6 记者 解丽娜;[N];青海日报;2011年
7 王松林 章杰;[N];铜陵有色报;2010年
8 刘菁 郭远明;[N];国际商报;2004年
9 中国有色金属工业协会锂业分会秘书长、中关村新型电池技术创新联盟理事 张江峰;[N];中国工业报;2018年
10 湖南日报记者 彭雅惠;[N];湖南日报;2017年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|