鋰離子電池用正極材料lini0.8co0.1mn0.1o2的合成、改性及電化學(xué)性能研究

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)。F ，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范( 試行) 》。另外，該學(xué)位論文為( 應(yīng)驗(yàn)懶揭 ) 課題( 組) 的研究成果，獲得( 趙壘鯫芬對(duì)曼) 課題( 組) 經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在( 建瞧僧暾掇) 實(shí)驗(yàn)室完成。( 請?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有

2、此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人( 簽名) ：琴蘇砭加陷年5 月哆日摘要L i N i 。C o y M n l 。y 0 2 作為層狀正極材料，同時(shí)具有層狀鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰材料的優(yōu)點(diǎn)。因其具有的成本低、容量高和環(huán)境污染小等特點(diǎn)，已經(jīng)在某些應(yīng)用上取代傳統(tǒng)的鈷酸鋰正極材料。盡管如此，讓L i N i 。C o y M n l - x - y 0 2 具有更高的能量密度、循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性仍是亟待解決的需求。本論文選取N

3、i 含量高的L i N i o ．8 C o o ．1 M n o ．, 0 2 為研究對(duì)象，對(duì)其合成與表面修飾進(jìn)行研究。本論文首先采用共沉淀法合成前驅(qū)體N i o ．s C o o ．j M n o ．1 ( O H ) 2 ，然后高溫煅燒出產(chǎn)品，通過優(yōu)化合成條件，以獲得類球形、電化學(xué)性能良好的L i N i o ．8 C o o ．i M n o ．1 0 2 正極材料；利用L i 2 M n 0 3 作為包覆層對(duì)L i N i o

4、 ．8 C o o ．i M n o ．1 0 2 材料進(jìn)行表面修飾，以改善其在高電壓充放循環(huán)下的電化學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，以及在空氣中的貯存性能；采用L i C 0 0 2 作為包覆層，以提高材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及貯存性能。第三章詳細(xì)闡述了利用共沉淀法合成類球形N i o ．s C 0 0 ．1 M n o ．1 ( O H ) 2 前驅(qū)體。通過對(duì)合成工藝過程中參數(shù)( 氨絡(luò)合劑濃度、進(jìn)料速度、溫度等) 的控制，獲得理想的前驅(qū)體。氨水溶度為3

5、m o l ·L - 1 ，進(jìn)料速度為1m L ·m i n 一，反應(yīng)溫度為5 50 C ，氫氧化鈉溶液及金屬離子溶液的濃度分別為4m o l ·L ‘1 和2m o l ·L - 1 ，反應(yīng)過程中控制反應(yīng)液p H 值為1 1 ．0 。獲得的前驅(qū)體與L i O H ·H 2 0 按摩爾比為1 ：1 ．0 3 充分混合，然后在氧氣氛圍下開始煅燒，先經(jīng)過4 8 0o C 預(yù)燒6 個(gè)小時(shí)，再經(jīng)

6、過7 5 0o C高溫煅燒1 5 個(gè)小時(shí)，最終獲得類球形L i N i o ．8 C o o ．1 M n o ．1 0 2 正極材料。電化學(xué)循環(huán)測試結(jié)果顯示，在3 ．4 ．3 V 工作電壓區(qū)間，采用1 7 0 m A ·g - 1 的大電流進(jìn)行充放電，首圈放電比容量為1 7 0 ．6m A h ·g ～，5 0 個(gè)循環(huán)后的容量保持率為8 8 ．9 ％；而在3 ．4 ．5 V 工作電壓下，采用1 8 0m A

7、83;g 。1 的大電流進(jìn)行充放電，首圈放電比容量提高至1 9 5 ．5m A ·g 一，5 0 個(gè)循環(huán)后的容量保持率僅為7 5 ．7 ％。第四章闡述采用沉淀法直接將M n ( O H ) 2 沉淀在上述獲得的氫氧化物前驅(qū)體表面，再與鋰鹽共混，進(jìn)行煅燒，以獲得由L i 2 M n 0 3 包覆的L i N i o ．8 C o o I M n o ．1 0 2正極材料。研究結(jié)果表明，L i 2 M n 0 3 包覆層能夠有效改