動(dòng)力電池用正極材料的改性研究.pdf

1、㈣㈣緲單位代碼lI)476學(xué)號(hào)1403183023分類號(hào)’IM9Il河南衙鈺大穿碩士學(xué)位論文動(dòng)力電池用正極材料的改性研究學(xué)科、專業(yè)研究方向申請學(xué)位類別申請人指導(dǎo)教師化學(xué)能源材料與電化學(xué)理學(xué)碩士李艷蕾曹朝霞楊書廷二。一七年五月副教授教授摘要鋰離子電池由于能量和功率密度高、長循環(huán)壽命，高安全性以及成本低等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是電動(dòng)汽車、混合電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車的候選者。當(dāng)前商品化的正極材料主要有鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料

2、及它們的衍生物。典型的動(dòng)力電池用正極材料如磷酸鐵鋰和三元材料因其各自本身存在的缺點(diǎn)無法滿足動(dòng)力電池發(fā)展的需求：磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性比較差，倍率性能差；三元材料在充放電過程中過渡金屬離子的溶解，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性下降等。而且在高的截止電壓下或高溫下，正極材料易與電解液發(fā)生副反應(yīng)，大大降低電池的使用壽命。為了解決這些問題，通常對正極材料進(jìn)行表面包覆和元素?fù)诫s。表面包覆可以抑制電極與電解液的直接接觸，減少過渡金屬離子的溶解。表面包覆的材料主要有金屬及

3、其氧化物、磷化物、碳和聚合物等。本文選取代表性的鎳鈷錳三元材料(LiNio5Coo2Mno_302)、磷酸鐵鋰(LiFeP04)為研究對象，采用金屬氧化物包覆LiNio5Coo2Mno302，聚合物和碳包覆LiFeP04改善電化學(xué)性能，具體內(nèi)容如下幾個(gè)方面：1以九水硝酸鋁為鋁源，水為溶劑，采用簡單的液相法制備A1203包覆的LiNio5Coo2Mno302。通過控制溶液結(jié)晶法，優(yōu)化AI(N03)3的濃度以及與LiNio5Coo2Mno3

4、02的比例(以理論生成的氧化鋁質(zhì)量計(jì)算)，獲得均勻的納米A1203包覆層。當(dāng)質(zhì)量比為075％時(shí)，包覆后的材料展示出最優(yōu)的性能。首次放電比容量為1774mAhg～，在1C(1C=I83mAg1)下經(jīng)過200次充放電后，比容量保留在1249mAhg一，容量保持率為704％。此外，采用本方法可以制備出A1203包覆的錳酸鋰和鎳鈷鋁材料，包覆后的鎳鈷鋁材料在高壓和錳酸鋰在高溫的條件下，均展現(xiàn)出改善的電化學(xué)性能。2以導(dǎo)電聚合物聚乙烯咔唑(PVK)

5、、商業(yè)化的LiFeP04為原料，N甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑，采用簡單的液相法合成出PVK包覆的LiFeP04。通過優(yōu)化PVK的加入量，獲得均勻分布的包覆層，以提高低導(dǎo)電率材料的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。研究表明，當(dāng)PVK加入量為25％時(shí)，包覆后的LiFeP04展示出最優(yōu)的電性能，在10C(1C=170mAg1)大電流下比容量可達(dá)到68mAhg～，表現(xiàn)出優(yōu)良的倍率性能。3以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、九水硝酸鐵、磷酸、氫氧化鋰為原料，利用靜