鋰離子電池具有能量密度高、輸出功率大、自放電小、長循環(huán)壽命且無污染等優(yōu)點,在各種消費型電子設備中得到廣泛的應用,并在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模越來越大。鎳鈷錳三元正極材料,尤其是高鎳（鎳含量大于50%）材料,作為性價比更高的正極材料,引起產(chǎn)業(yè)界極大的關注。但是受其本身晶體結構的限制,高鎳三元正極材料存在循環(huán)性能、高溫儲存性能較差等問題。為此,本文采用固相法合成了三種不同鎳含量的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM523）、LiNi_0.6Co_0.1Mn_0.3O₂（NCM613）、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）正極材料,比較研究鎳含量與充放電電壓區(qū)間之間的影響關系,具體研究結果如下:1)以商品化前驅體與LiOH·H₂O為原料,采用固相法合成了NCM523、NCM613、NCM8... 

【文章來源】：貴州師范大學貴州省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾種常見的鋰離子電池配置的形狀和組件的示意圖[15]

91.2.3鋰離子電池的工作原理圖1-2鋰離子電池的工作原理示意圖[37]圖1-2是鋰離子電池工作原理示意圖，該圖中簡單表達了在充放電過程中離子和電子遷移情況。以LiCoO2為正極，石墨為負極來簡單說明鋰離子電池的充放電機理：鋰離子電池的工作原理可以簡單概述為在正極和負極之間循環(huán)傳輸鋰離子過程：在充電過程中，正極材料LiCoO2提供鋰源，脫出Li+并釋放一個電子，Co3+氧化成為Co4+，發(fā)生氧化反應，Li+通過隔膜從電解液中嵌入到負極，被存儲在負極材料中，與此同時，釋放的電子經(jīng)過集流體進入外電路，被傳輸?shù)截摌O，負極得到一個電子發(fā)生還原反應，產(chǎn)生LixC6；放電過程與此相反[37]。1.3鋰離子電池正極材料對于當前鋰離子電池而言，正、負極材料的容量相差巨大，正極材料容量遠低于負極材料，導致鋰離子電池整體性能的提高很大程度上取決于正極材料的結構和性能，因此正極材料的研究對于提高鋰離子電池整體容量有著決定性的意義[38]。因此，大力推動成本低廉、性能優(yōu)異的正極材料開發(fā)成為當務之急[39]。以下是對幾種目前主要關注的如層狀氧化物材料（如LiCoO2、LiNiO2、鎳鈷錳三元材料）、尖晶石結構材料（如LiMn2O4）、橄欖石結構材料（如LiFePO4）等

10正極材料的簡單介紹。1.3.1LiCoO2正極材料LiCoO2正極材料最早是由Goodenough等[13]在1980年報道的。到目前為止，由于其高振實密度，LiCoO2已經(jīng)成為應用于便攜式設備如智能電話中最成熟的正極材料。如圖1-3所示LiCoO2為具有α-NaFeO2型的二維層狀結構，為R-3m空間群[16]。LiCoO2的理論容量高達274mAh/g，然而，實際使用中，LiCoO2的充放電電壓只能截止到4.2V，此時只能達到理論容量的一半，這主要歸因于在LiCoO2在的充放電反應中，Li的脫嵌量高于一半以上時，引起不可逆的結構轉變[40]，且進一步提高截止電壓，高脫鋰狀態(tài)下具有強氧化性的Co4+易與電解液發(fā)生副反應從而導致嚴重的不可逆容量損失和安全隱患[41]。圖1-3LiCoO2的層狀晶體結構示意圖[16]全球鈷儲量主要分布在非洲中部，其資源有限、價格昂貴，LiCoO2生產(chǎn)成本較高，較高的價格不可避免地阻礙了其在電動汽車中的大規(guī)模應用，且LiCoO2的實際容量相對較低[42]。研究人員嘗試了許多方法，如摻雜[43]和氧化物包覆[44]等來提高LiCoO2在高電壓下的實際放電容量以及循環(huán)性能。Liu等[43]對LiCoO2進行了La、Al共摻雜，發(fā)現(xiàn)共摻雜后的LiCoO2在高壓運行至4.5V時，在0.1C下比容量高達190mAh/g，在50次循環(huán)后達到96%的容量保持率，表現(xiàn)出更好的高壓循環(huán)穩(wěn)定性和鋰離子擴散速率，其性能增強的原因可能是La、Al共摻雜占據(jù)了Co的位點后增加了c軸距離，由此產(chǎn)生的平面間距擴張改善了鋰離子的擴散，同時高電壓下Co離子的溶解被降低，穩(wěn)定了結構。然而，要實現(xiàn)在高電壓下真正的商業(yè)化，LiCoO2的循環(huán)穩(wěn)定性仍需進一步提高。1.3.2LiNiO2正極材料為了尋找更便宜的LiCoO2替代物，人們注意到了資源遠要比鈷豐富、便宜，

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]廢舊鋰離子電池正極材料的回收再利用[D]. 王雪.貴州師范大學 2018
[2]鋰離子電池622型鎳鈷錳三元正極材料的制備及電化學性能測試[D]. 陳毅濱.華南理工大學 2018



本文編號：3340924