本文關(guān)鍵詞：鋰離子二次電池用納米復(fù)合粉料的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋰離子二次電池 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2 超聲電沉積 ALD 納米金屬?gòu)?fù)合粉料

【摘要】：高鎳三元正極材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM-622)相對(duì)于中國(guó)電動(dòng)汽車領(lǐng)域中其它磷酸鐵鋰和錳酸鋰等鋰電池正極材料有著更高的能量密度,可以有效提升車輛續(xù)航里程,而被電池汽車市場(chǎng)越來(lái)越看好。但因?yàn)楦邏合赂哝嚾牧系慕Y(jié)構(gòu)容易轉(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致正極材料退化和安全性降低,所以通過(guò)摻雜和包覆等手段解決高壓下高鎳三元材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等問(wèn)題是目前發(fā)展NCM622材料的有效途徑。本論文圍繞對(duì)NCM-622合成以及改性展開一系列的研究工作：(1)前期工作中,為了探究通過(guò)超聲電沉積法進(jìn)行NCM-622材料包覆的工藝條件,先采用均一性良好的SiO2微球作為載體,在SiO2微球表面沉積Ag跟Au納米顆粒,通過(guò)嘗試調(diào)節(jié)不同反應(yīng)參數(shù)成功合成了Ag@SiO2復(fù)合微球和Au@SiO2復(fù)合微球。研究表明對(duì)于Ag@SiO2,當(dāng)電流密度為15mA/cm2,電解液濃度為10-4mol/L,超聲功率為50w和反應(yīng)時(shí)間為1h時(shí),沉積出粒徑分布均一及分散性較好的Ag納米金屬顆粒。對(duì)于Au@SiO2,當(dāng)電流密度35mA/cm2,電解液濃度為10-3mol/L,超聲功率為100w和反應(yīng)時(shí)間為1.5 h時(shí),沉積出的Au納米金屬顆粒分散性以及擔(dān)載量最好。(2)在NCM-622三元正極材料通過(guò)超聲電沉積的方法進(jìn)行包覆Au顆粒進(jìn)行改性,先用NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O還有LiOH·H2O原料通過(guò)共沉淀合成方法制備成了球形的NCM-622三元正極材料粉末,再通過(guò)超聲電沉積的方法在NCM-622粉末表面包覆金顆粒,制備出Au@NCM-622正極材料粉末。把NCM-622粉末跟Au@NCM-622粉末裝配成紐扣電池進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果為NCM-622的首次放電容量達(dá)到了175.6mAh/g,而Au@NCM-622正極材料首次充放電僅為147.5mAh/g。NCM-622在5C倍率下放電容量降為0.1C倍率下放電容量的70.4%,而Au@NCM-622在5C倍率下放電容量降為0.1C倍率下放電容量的39.2%。NCM-622在1C倍率下100次充放電循環(huán)后,其放電容量損失了30%,而Au@NCM-622在相同條件下容量損失為17.5%。表明NCM-622材料上通過(guò)超聲電沉積包覆金顆粒,降低了原來(lái)未包覆材料的放電容量以及倍率性能,但循環(huán)性能卻有所提高。(3)我們又通過(guò)ALD技術(shù)在合成的NCM-622正極材料表面沉積5nm厚度的Ti02包覆層,制備出來(lái)的Ti02@NCM-622材料經(jīng)過(guò)電化學(xué)性能測(cè)試后,Ti02@NCM-622材料在0.1C倍率下首次放電容量為187.7 mAh/g,在1C倍率下充放電循環(huán)100次后有著85.9%的容量保存率。表現(xiàn)出比未包覆的NCM-622正極材料更優(yōu)異的放電容量、倍率性能以及循環(huán)穩(wěn)定性,尤其是循環(huán)性能。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子二次電池 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2 超聲電沉積 ALD 納米金屬?gòu)?fù)合粉料
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 引言13-14
• 1.2 鋰離子二次電池的組成和工作原理14-15
• 1.3 鋰離子二次電池正極材料的發(fā)展現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 鋰離子二次電池正極材料的特點(diǎn)15-16
• 1.3.2 層狀鉆系正極材料16-17
• 1.3.3 層狀鎳系正極材料17-18
• 1.3.4 錳系正極材料18-19
• 1.3.5 磷酸亞鐵鋰正極材料19-20
• 1.3.6 多元復(fù)合層狀正極材料LiNi_XCo_YMn_ZO_220-21
• 1.4 鋰離子二次電子正極材料LiNi_xCo_yMn_O_2的研究進(jìn)展21-27
• 1.4.1 正極材料LiNi_xCo_yMn_O_2的合成方法21-23
• 1.4.1.1 高溫固相法21-22
• 1.4.1.2 溶膠凝膠法22
• 1.4.1.3 溶劑熱法22-23
• 1.4.1.4 噴霧熱分解法23
• 1.4.1.5 共沉淀法23
• 1.4.2 正極材料LiNi_xCo_yMn_zO_2的改性方法23-27
• 1.4.2.1 摻雜改性24-25
• 1.4.2.2 表面包覆25-27
• 1.4.2.3 共混改性27
• 1.5 論文的選題思路和工作內(nèi)容27-29
• 第二章 超聲電沉積制備擔(dān)載型納米金復(fù)合顆粒和銀復(fù)合顆粒29-58
• 2.1 引言29-30
• 2.2 支撐體實(shí)心SiO_2球的制備和表征30-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器30-31
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程31
• 2.2.3 實(shí)心SiO_2球的表征31-32
• 2.2.3.1 表征儀器31
• 2.2.3.2 實(shí)心SiO_2球的SEM表征31-32
• 2.2.3.3 實(shí)心SiO_2球的TEM表征32
• 2.3 支撐體空心SiO_2球的制備和表征32-35
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器32-34
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程34
• 2.3.3 空心SiO_2球的表征34-35
• 2.3.3.1 表征儀器34
• 2.3.3.2 空心SiO_2球的SEM表征34-35
• 2.3.3.3 空心SiO_2球的TEM表征35
• 2.4 納米金屬?gòu)?fù)合微球Ag@SiO_2的制備和表征35-44
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器35-37
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程37-38
• 2.4.3 復(fù)合微球Ag@SiO_2的表征38-40
• 2.4.3.1 表征儀器38
• 2.4.3.2 復(fù)合微球Ag@SiO_2的XRD表征38-39
• 2.4.3.3 復(fù)合微球Ag@SiO_2的TEM表征39-40
• 2.4.4 結(jié)果與討論40-43
• 2.4.4.1 電解液濃度對(duì)復(fù)合微球Ag@SiO_2的影響40-41
• 2.4.4.2 超聲作用對(duì)復(fù)合微球Ag@SiO_2的影響41-42
• 2.4.4.3 不同支撐體SiO_2結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合微球Ag@SiO_2的影響42-43
• 2.4.4.4 復(fù)合微球Ag@SiO_2的形成機(jī)理43
• 2.4.5 小結(jié)43-44
• 2.5 納米金屬?gòu)?fù)合微球Au@SiO_2的制備和表征44-56
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器44-45
• 2.5.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程45-46
• 2.5.3 復(fù)合微球Au@SiO_2的表征46-47
• 2.5.3.1 表征儀器46
• 2.5.3.2 復(fù)合微球Au@SiO_2的XRD、SEM和TEM表征46-47
• 2.5.4 結(jié)果與討論47-56
• 2.5.4.1 電流密度對(duì)復(fù)合微球Au@SiO_2的影響48-50
• 2.5.4.2 超聲功率對(duì)復(fù)合微球Au@SiO_2的影響50-52
• 2.5.4.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)復(fù)合微球Au@SiO_2的影響52-54
• 2.5.4.4 Au@SiO_2復(fù)合微球形成的機(jī)理討論54-56
• 2.6 本章小結(jié)56-58
• 第三章 超聲電沉積輔助共沉淀法制備Au@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料58-73
• 3.1 引言58-59
• 3.2 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2富鎳三元正極材料的制備和表征59-63
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器59
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程59-60
• 3.2.3 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的表征60-63
• 3.2.3.1 表征儀器60
• 3.2.3.2 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的XRD表征60-61
• 3.2.3.3 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的SEM表征61-62
• 3.2.3.4 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的EDS表征62-63
• 3.3 超聲電沉積法合成Au@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料工藝和表征63-66
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器63
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程63-64
• 3.2.3 Au@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的表征64-66
• 3.2.3.1 表征儀器64
• 3.2.3.2 Au@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的XRD表征64-65
• 3.2.3.3 Au@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的SEM表征65-66
• 3.2.3.4 Au@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的EDS表征66
• 3.4 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2與Au@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的電性能測(cè)66-72
• 3.4.1 組裝與測(cè)試儀器66-67
• 3.4.2 組裝電池工藝67-68
• 3.4.3 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2與Au@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的電性能研究68-72
• 3.5 本章小結(jié)72-73
• 第四章 ALD輔助共沉淀法制備TiO_2@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料73-89
• 4.1 引言73-75
• 4.2 ALD包覆合成TiO_2@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的工藝和表征75-79
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器75
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程75-76
• 4.2.3 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的表征76-79
• 4.2.3.1 表征儀器76-77
• 4.2.3.2 TiO_2@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的XRD表征77-78
• 4.2.3.3 TiO_2@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的SEM以及EDS表征78-79
• 4.2.3.4 TiO_2@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的TEM表征79
• 4.3 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2與TiO_2@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正極材料的電性能測(cè)試79-88
• 4.3.1 組裝與測(cè)試儀器79-80
• 4.3.2 組裝電池工藝80-81
• 4.3.3 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2與TiO_2@LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的電性能研究81-88
• 4.4 本章小結(jié)88-89
• 第五章 總結(jié)與展望89-92
• 5.1 總結(jié)89-90
• 5.2 展望90-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果96-97
• 致謝97-98

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 楊平;張傳福;戴曦;樊友奇;湛菁;蔣偉燕;;正極材料Li(Ni_(l/3)Co_(l/3-x)Mn_(l/3))M_xO_2(M=Ti,Mg)的合成及性能[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2009年01期

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本文編號(hào)：1065626