LiMnO2與LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2的性能.pdf

1、鋰離子電池正極材料不可或缺，是電池成本高低的決定性因素。因此，研制高性能的新型鋰離子電池正極材料尤為關(guān)鍵。LiMnO2正極材料不但資源豐富、成本低、無(wú)毒性，而且在電化學(xué)方面具有理論容量高、耐高溫、耐過(guò)充過(guò)放等優(yōu)勢(shì)，引起了電池研究領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注。合成方法是影響其結(jié)構(gòu)與性能至關(guān)重要的因素，本文希望通過(guò)選取優(yōu)異的合成方法和合成條件的優(yōu)化制備出高性能的LiMnO2正極材料。層狀LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料綜合了LiCoO2

2、循環(huán)性能好、LiNiO2比容量高、LiMnO2成本低及安全性高等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最有潛力替代LiCoO2的材料，因而也成為本文的研究對(duì)象之一。此外，鋰離子電池通常于-20-60℃溫度下工作，在軍用通信、航天等一些特殊領(lǐng)域?qū)﹄姵氐牡蜏匦阅芤蟾鼑?yán)格。因此，我們還嘗試了石墨負(fù)極材料低溫性能方面的研究。本文的研究工作如下：
　　1、合成LiMnO2正極材料及其性能研究
　　以Mn2O3和MnOOH作為錳源，LiOH·H2O作為鋰源，

3、通過(guò)水熱法得到LiMnO2正極材料，并采用XRD、SEM、EDS、XPS、紅外、拉曼、CV、EIS、充放電和恒電位階躍測(cè)試等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明：與MnOOH合成的LiMnO2材料相比，Mn2O3合成的LiMnO2材料晶型更好、放電比容量更高、循環(huán)性能更好、容量衰減率也更低。
　　2、合成層狀LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料及其性能研究
　　以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH

4、)2和Li2CO3·H2O為原料,選取700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃五個(gè)不同溫度合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料為研究對(duì)象，探討了燒結(jié)溫度對(duì)合成產(chǎn)物物理及電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：燒結(jié)溫度越高，合成產(chǎn)物顆粒粒徑越大，顆粒邊緣也更加尖銳；900℃燒結(jié)所得產(chǎn)物具有較好的球形或近似球形形貌且顆粒尺寸最均一；循環(huán)性能曲線和充放電曲線表明，900℃燒結(jié)所得材料的放電比容量最高，容量衰減率也最小。
　　

5、3、石墨負(fù)極材料低溫性能研究
　　通過(guò)采用兩種不同的電解液，研究型號(hào)為AG02和GHMG-M的人造石墨負(fù)極材料在25℃、5℃、-25℃三個(gè)溫度下的電化學(xué)性能。通過(guò)XRD、SEM等方法對(duì)兩種人造石墨材料的結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行了表征；探討了電解液的類型對(duì)鋰離子電池低溫性能的影響作用。XRD測(cè)試結(jié)果表明：人造石墨AG02和GHMG-M樣品都是六方結(jié)構(gòu)（2H），無(wú)菱方相（3R）；循環(huán)曲線和充放電曲線表明：隨著溫度的降低，放電比容量降低，放電電壓