lini0.8co0.15al0.05o2和lini0.4al0.2mn0.4o2正極材料的制備與性能研究

1、分類號： 密 級： U D C： 學(xué) 號： 6 1 2 0 1 4 0 1 3 9 碩士學(xué)位論文 2017 年 5 月 28 日 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2和 LiNi0.4Al0.2Mn0.4O2正極材料的 正極材料的制備與性能研究 制備與性能研究 Preparation and Properties of LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 and LiNi0.4Al0.2Mn0.4O2 C

2、athode Materials 學(xué) 位 類 別： 工 學(xué) 碩 士 作 者 姓 名：______周 有 池__ 學(xué) 科、專 業(yè)： 有色金屬冶金 指 導(dǎo) 教 師： 王林生 教授級高工 研 究 方 向： 鋰離子電池正極材料 江西理工大學(xué)碩士論文 摘要 I 摘 要 層狀 Li-Ni-Co-Mn-O 三元正極材料具有比容量高、穩(wěn)定性好、循環(huán)性能好等特點，是目前鋰離子電池正極材料研究的熱點。Co 資源的

3、匱乏，導(dǎo)致合成三元材料的成本較高，且 Co 有毒，惡化環(huán)境。為了得到低成本、綠色環(huán)保的三元正極材料，本文詳細(xì)綜述了鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀，并以 Ni(OH)2、Al(OH)3、CoCO3、LiNO3 為原料，采用二段煅燒固相合成法制備了正極材料 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。通過 X 射線衍射、掃描電鏡、充放電測試等方法，系統(tǒng)的研究了不同煅燒溫度、煅燒時間以及配鋰量對材 料 的 結(jié) 構(gòu) 和 電 化 學(xué) 性 能 的 影

4、 響 。 結(jié) 果 表 明 ： 800 ℃ 煅 燒 16 h 合 成 的Li1.15[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2 材料的結(jié)構(gòu)完整，組裝成的電池在 2.7-4.2 V 的電壓下以 0.1 C倍率放電，其首次放電容量為 155.6 mA· h· g-1，20 個循環(huán)后放電容量，放電容量為149.17 mA· h· g-1，容量保持率 96.1%；在 5 C 的高倍率下放電，材料的放電容量為

5、106.05 mA· h· g-1，循環(huán) 20 次，容量保持率為 84.6%?；?于 正 極 材 料 LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2 的 研 究 基 礎(chǔ) ， 本 文 用 Al 替 代 正 極 材 料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2中的 Co，采用固相合成法制備了無鈷的 LiNi0.4Al0.2Mn0.4O2正極材料。通過 X 射線衍射、掃描電鏡、充放電測試、循環(huán)伏安測試以及交流阻抗測試等方法，對在不同煅

6、燒溫度、煅燒時間以及配鋰量合成的材料進行結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能進行研究探討。結(jié)果表明：900 ℃煅燒 12 h 合成的 Li1.1[Ni0.4Al0.2Mn0.4]O2材料的電化學(xué)性能最好，在電壓 2.7-4.2 V 以 0.1 C 倍率下放電，首次放電容量 108.58 mA· h· g-1，20 個循環(huán)后放電容量，放電容量 102.46 mA· h· g-1，容量保持率 94.36%；在 5

7、C 的高倍率下放電，材料的放電容量為 86.51 mA· h· g-1，循環(huán) 20 次，容量保持率為 89.38%；電荷轉(zhuǎn)移的電阻 Rct 為 175.4 Ω。 為了進一步研究材料在電極的動力學(xué)過程，本文采用了交流阻抗譜圖法計算出材料在固相中 Li+的擴散系數(shù) DLi+，Li1.15[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2 材料在固相中的 DLi+為4.89× 10-15～7.42× 10-15

8、 cm2· S-1；Li1.1[Ni0.4Al0.2Mn0.4]O2 材料在 4.0 V 和 4.2 V 的 DLi+為1.48× 10-14 cm2· S-1、1.58× 10-14 cm2· S-1，比 Li1.15[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2 材料稍大一點。由擴散系數(shù)與電化學(xué)性能可知，LiNi0.4Al0.2Mn0.4O2 容量較小，但在高倍率下的放電性能稍優(yōu)于 Li