富鋰錳基層狀正極材料是近年來(lái)的一種熱點(diǎn)材料。它能量密度高,比容量大,造價(jià)便宜,但同樣有不足之處。它的首次充放電效率不高,倍率、循環(huán)性能較差,充電電壓高,和目前常用的電解液匹配度低,使得它目前還處在研究階段,要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化還比較困難。表面包覆和摻雜是改性它的主要手段,通過(guò)對(duì)其進(jìn)行表面包覆,可以避免材料直接和電解液反應(yīng),使材料更適應(yīng)電解液。通過(guò)將其他金屬元素?fù)饺氩牧?可以改善其晶體結(jié)構(gòu),增強(qiáng)材料穩(wěn)定性,使得倍率性能和首次效率得到有效提高。本研究通過(guò)包覆、表面預(yù)處理,過(guò)渡金屬摻雜等手段,改善其電化學(xué)性能。使用Li_3VO_4對(duì)材料進(jìn)行濕法包覆,獲得若干組包覆量不同的樣品。通過(guò)表征和電化學(xué)性能檢測(cè),結(jié)果表明:包覆物對(duì)樣品的電化學(xué)性能改善明顯,包括初始放電容量,庫(kù)倫效率,循環(huán)性能和倍率能力。其中3%wt包覆量的樣品的綜合性能最好,首次放電比容量為243.2mAh/g,庫(kù)倫效率70.9%;在1C下循壞50次后,容量保持率最高,為87.2%。但該包覆對(duì)鋰離子傳遞距離和傳遞速率有直接影響,包覆過(guò)多會(huì)導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移電阻增大。使用還原糖對(duì)材料進(jìn)行表面預(yù)處理,獲得若干組改性時(shí)間不同的樣品。通過(guò)表征和電化學(xué)性能測(cè)試,結(jié)果表明:還原糖對(duì)樣品的電化學(xué)性能改善明顯,包括初始放電容量,庫(kù)倫效率,循環(huán)性能和倍率能力。其中5小時(shí)改性時(shí)長(zhǎng)的樣品的綜合性能最好,鋰離子擴(kuò)散系數(shù)最高,首次放電比容量為262.4mAh/g,庫(kù)倫效率80.7%;在1C下循壞50次后,容量保持率高達(dá)97.2%。采用金馳能源材料有限公司提供的同一批次的4種富鋰前驅(qū)體,在設(shè)定的不同溫度下燒結(jié)得到實(shí)驗(yàn)所需的富鋰正極材料。通過(guò)表征和電化學(xué)性能測(cè)試,結(jié)果表明:釩摻雜對(duì)Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2樣品的電化學(xué)性能改善明顯,包括初始放電容量,庫(kù)倫效率,和循環(huán)性能。在910℃燒結(jié)條件下,樣品的電化學(xué)性能最優(yōu),首次放電比容量為78.6mAh/g,庫(kù)倫效率70.3%;在1C下循壞50次后,容量保持率為71.8%。Li_(1.2)(Ni_(0.2)Mn_(0.6))O_2樣品在920℃燒結(jié)條件下,電化學(xué)性能最佳,首次放電比容量為153.6mAh/g,庫(kù)倫效率72.8%,但由釩摻雜后的前驅(qū)體,在相同溫度下進(jìn)行燒結(jié),得到的正極材料出現(xiàn)了雜質(zhì)峰,說(shuō)明少量V摻雜影響了材料的晶型,破壞了材料結(jié)構(gòu),使材料電化學(xué)性能大幅下降。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)沙礦冶研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM912
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池的發(fā)展與工作原理
    1.3 鋰離子電池正極材料
2MnO₃·（1-x）LiMO₂（M=Ni、CO、Mn）'>    1.4 富鋰錳基正極材料 x Li₂MnO₃·（1-x）LiMO₂（M=Ni、CO、Mn）
    1.5 富鋰錳基材料的市場(chǎng)化與前景
    1.6 研究?jī)?nèi)容與意義
第二章 實(shí)驗(yàn)原料、儀器及材料表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 材料的表征手段
        2.2.1 X射線衍射（XRD）
        2.2.2 掃描電子顯微鏡（SEM）
        2.2.3 熱重-差熱分析
    2.3 材料的電化學(xué)性能測(cè)試
        2.3.1 電池組裝及電化學(xué)性能測(cè)試
        2.3.2 電化學(xué)阻抗測(cè)試
第三章 富鋰層狀材料的包覆及電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 富鋰層狀材料的還原糖改性及電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
    4.3 結(jié)果與討論
    4.4 章節(jié)小結(jié)
第五章 富鋰層狀材料V摻雜改性實(shí)驗(yàn)及燒結(jié)溫度探究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)方法
    5.3 結(jié)果與討論
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的主要研究成果
致謝

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本文編號(hào)：2858217