霧化熱分解法合成lini0.5co0.2mn0.3o2正極材料及其改性研究

1、 分類號 UDC 密 級 學(xué) 號 1308050360 碩士學(xué)位論文 碩士學(xué)位論文 霧化熱分解法合成 霧化熱分解法合成 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 正極材料及其改性研究 正極材料及其改性研究 王少卿 王少卿 學(xué) 科 門 類： 類： 工 學(xué) 學(xué) 科 名 稱： 稱： 材料 材料物理與化學(xué) 物理與化學(xué) 指 導(dǎo) 教 師： 師： 張衛(wèi)華

2、張衛(wèi)華 副教授 教授 申 請 日 期： 期： 2016 年 3 月 摘要 I 論文題目： 論文題目：霧化熱分解法合成 霧化熱分解法合成 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 正極材料及其改性研究 正極材料及其改性研究 學(xué)科專業(yè)：材料 學(xué)科專業(yè)：材料物理與化學(xué) 物理與化學(xué) 研 究 生：王少卿 生：王少卿 簽名： 簽名：

3、指導(dǎo)教師：張衛(wèi)華 指導(dǎo)教師：張衛(wèi)華 副教授 副教授 簽名： 簽名： 摘 要 本研究以 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 正極材料（NCM523）為研究對象，以乙酸鋰、乙酸鎳、乙酸鈷、乙酸錳為出發(fā)原料，針對霧化熱分解法合成 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 三元系正極材料，通過改變霧化工藝（霧化熱分解溫度、溶液濃度） 、鋰補償量、熱處理工藝（熱處理時間、溫度）

4、，結(jié)合 XRD、SEM、TEM 及 Neware BTS-3000 電池檢測系統(tǒng)對其物相組成、微觀形貌、電池充放電性能等進行分析表征，研究了影響 NCM523 結(jié)構(gòu)、形貌、性能的主要因素及作用規(guī)律，獲得了本實驗條件下的合適工藝參數(shù)及條件；在此基礎(chǔ)上，進一步對比研究了金屬離子摻雜及有機修飾劑改性對 NCM523 正極材料性能進行改善的可行性。在本研究條件下，實驗結(jié)果表明： 1） 合適的霧化熱分解工藝參數(shù)為： 乙酸鋰、 乙酸鎳、 乙酸鈷、

5、乙酸錳按照摩爾比=10:5:2:3溶于去離子水配制濃度為 0.5mol/L 的霧化溶液，采用 33mL/s 氣流量和 800℃的霧化熱分解溫度，通過霧化熱分解工藝得到 NCM523 前驅(qū)體， 按乙酸鋰/NCM523 前驅(qū)體質(zhì)量比=42%進行鋰組分補償，采用 850℃，6h 熱處理，即可得到高結(jié)晶度的 α-NaFeO2 型層狀結(jié)構(gòu)的、顆粒尺寸約為 140~220nm 的 NCM523 正極材料。其 25℃下 0.2C 倍率首次放電比容量為

6、159.1mAh/g。 2）Zn2+、Al3+、Mg2+金屬離子摻雜對所制備的 NCM523 正極材料的比容量、循環(huán)容量保持率等電化學(xué)性能改善效果有限。 3） 霧化溶液中聚乙二醇(PEG)的添加能夠形成由 40 ~ 200nm 的顆粒團簇構(gòu)成的 500nm～600nm 的 NCM523 團聚顆粒，合適的 PEG 添加量為 1%，其對首次放電比容量提升顯著，為 174.9 mAh/g，30 次循環(huán)比容量保持率約為 95%。 4） 采用乙