三元正極材料LiNi_xCo_yMn_zO₂具有高能量密度、高安全、高循環(huán)性能,成本低廉,是一種非常有使用前景的三元正極材料。本課題主要研究制備LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂單晶正極材料,主要應(yīng)用在新能源乘用車(chē)領(lǐng)域。本課題首先研究了小顆粒前驅(qū)體Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3（OH）₂的制備。以NiSO₄、CoSO₄、MnSO₄為原料,氨水為絡(luò)合劑,氫氧化鈉為沉淀劑,當(dāng)NH₃/MeSO₄為0.4、pH值為11.5,所制備的Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3（OH）₂前驅(qū)體,D50在4.5μm,粒度分布窄,滿足制備單晶要求。將氫氧化鋰和前... 

【文章來(lái)源】：齊魯工業(yè)大學(xué)山東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

011-2017年全球三大應(yīng)用終端鋰電池電芯需求量

圖 1-2 鋰離子電池工作原理圖Fig.1-2 The working principle of lithium-ion battery離子電池正極材料正極材料的選擇極材料直接決定了鋰電池產(chǎn)品的電化學(xué)性能。故正極材料的成本和離子電池進(jìn)一步向長(zhǎng)壽命、高能量和低成本發(fā)展。研究高能量密度關(guān)鍵技術(shù)是正極材料的開(kāi)發(fā)，主要通過(guò)提高電壓或提高壓實(shí)，理論結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的材料，均可作為鋰電池正極材料。與負(fù)極材料相的發(fā)展稍慢，原因在于其合成過(guò)程中細(xì)小的改變都能導(dǎo)致材料性能異。各國(guó)科研工作者在正極材料研究方面所取得的進(jìn)展，也表明鋰具有廣闊前景。想的鋰離子電池正極材料應(yīng)具有以下特征[13]：

具有α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)，屬于六方晶系。Li+和Co3+交替占據(jù)3a00 1/2）位，氧負(fù)離子位于 6c（00z），6c 位置上的氧為立方密 Li 和 3b 位置的金屬離子分別占據(jù)其八面體空隙。圖 1-3 為 LiC。LiCoO2的理論比容量為 275mAh/g，為了維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性鈷酸鋰的量最多為 50%，實(shí)際使用放電比容量為 140mAh/g[16]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)CoO2充電過(guò)程中，當(dāng)脫鋰量為 0<x<0.6 時(shí)，主要存在三個(gè)相變過(guò) 7%時(shí)，發(fā)生 H1→H2 的相變，該相變會(huì)引起 c 軸有所伸長(zhǎng)，Co間距會(huì)有所降低[18]。層間距的降低會(huì)引起電子層的價(jià)帶和導(dǎo)帶有，材料的電導(dǎo)率會(huì)迅速提高。當(dāng)脫鋰量在 0.07≤x≤0.25 的范圍時(shí)同時(shí)存在。當(dāng)脫鋰量在 0.5 時(shí)，兩相發(fā)生轉(zhuǎn)變，Li+從有序轉(zhuǎn)變六方相向單斜相轉(zhuǎn)變[19]。隨著鋰離子的繼續(xù)脫出，當(dāng)鋰脫出量為會(huì)不斷膨脹[20]。LiCoO2充電電壓平臺(tái)為 3.94V，貧鋰的 H2 相存，而在 4.05V 和 4.17V 的小平臺(tái)分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)相變。當(dāng)充電截 時(shí)，其熱穩(wěn)定性和循環(huán)性能均大大降低，主要是由于其晶格失氧化分解及晶體結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與改性[J]. 王兆翔,陳立泉,黃學(xué)杰.  化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)
[2]中國(guó)能源材料戰(zhàn)略需求與中長(zhǎng)期科技發(fā)展[J]. 張世超.  新材料產(chǎn)業(yè). 2004(08)
[3]Mn摻雜對(duì)LiFePO4材料電化學(xué)性能的影響[J]. 仇衛(wèi)華,趙海雷.  電池. 2003(03)

碩士論文
[1]高電壓鋰離子電池正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的合成和改性研究[D]. 任苗苗.中南大學(xué) 2014
[2]LiCoO2正極薄膜和Sn-Ti負(fù)極薄膜的磁控濺射法制備及性能研究[D]. 霍文培.電子科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2976167