文档介绍：锂离子电池正极材料 与
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 的制备与改性研究
Study On Preparation and Modification of
and LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
Cathode Materials for Lithium Ion Battery
学科专业:应用化学
研究生:沙鸥
指导教师:唐致远教授
天津大学化工学院
二零一二年十一月
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独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的
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学位论文作者签名: 签字日期: 年月日
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学位论文作者签名: 导师签名:
签字日期: 年月日签字日期: 年月日
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摘要
本论文主要对尖晶石型高压正极材料 的制备与改性以及层状
正极材料 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 的制备进行了系统研究, 并初步探究了
和 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li4Ti5O12 全电池的电化学性能。
以 NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O 为镍源,采用球磨固相法在最佳工艺条件(800 ℃,
20 h)下得到了电化学性能较好的 正极材料,其在 1 C 倍率下的放
电比容量为 mAh·g-1,循环 100 圈后的容量保持率为 %。
通过优化的溶胶-凝胶法探究了低温退火处理对 正极材料的结
构和电化学性能的影响。结果显示,低温退火处理降低了材料中 Mn3+的含量,
提高了产物的纯度和电化学性能,使其在 1 C 倍率下的放电比容量达到
mAh·g-1,循环 100 圈后的容量保持率高达 %。
2+ 2+
成功制备了 Cu 掺杂的 正极材料,发现 Cu 掺杂能有
效抑制电极极化,改善材料的高倍率和高温循环性能:在 20 C 倍率下循环 150
圈后的放电比容量达到首次( mAh·g-1)的 %,高温(55 ℃)且 5 C
放电倍率下的容量仍有 mAh·g-1,循环 100 圈后容量仅衰减 %。
首次报道了多元离子掺杂的 正极材料,其
在 C,1 C,5 C,10 C,15 C 和 20 C 倍率下的放电比容量分别可以达到 ,
,,, 和 mAh·g-1,在高温(55 ℃)且 1 C 和 10 C
倍率下循环 100 圈后容量仅衰减 %和 %。多元离子掺杂提高了材料的电
化学反应活性及循环可逆性,使其具有更加优异的大电流充放电性能。
首次提出了采用廉价且无毒的尿素辅助溶胶-凝胶法制备 正极
材料,所制备的材料在 1 C,3 C 和 5 C 倍率下的放电比容量最高可达到 ,
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和 mAh·g 。另外,在探究 全电池的电化学
性能时发现,采用正极过量匹配的全电池在 C 倍率下循环 200 圈后仍可达到
mAh·g-1,库伦效率均在 99 %左右,具有良好的循环寿命和循环可逆性。
以 LiOH·H2O 和 Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2 为原料,采用高温固相法制备了性能较
好的 LiNi1/3Co1/3Mn1