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《清华大学》 2012年
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锂离子电池镍钴锰三元正极材料的合成与改性研究

李龙  
【摘要】:锂离子电池镍钴锰三元材料LiNi_xCo_yMn_zO_2因其高比容量、高振实密度和良好的高温性能等优点,是锂离子电池正极材料中的优良体系,引起了广泛的研究兴趣。一般工业化生产三元材料使用的是氢氧化物共沉淀法,目前商业化比较成熟的组分有LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2、 LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2等。这些组分的放电比容量一般可以达到160~170mAh/g,但离三元材料的理论容量(274mAh/g)仍有很大的距离。 高镍组分的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2比容量接近于理论容量,但在实际运用中受限于其结构稳定性差,放电容量难以完全发挥,因此对它的改性研究成为了一个热点课题。另外,由于电极化作用的限制及受到电解液中LiPF6分解产物HF的腐蚀, LiNi_xCo_yMn_zO_2在大倍率条件下的充放电性能较差,而表面改性可以改善这一点,提高材料大倍率放电性能。本文以LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2为例,证明通过表面修饰可以提高材料的大倍率性能。 本文分两部分: Li[Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn(0.1)]_(0.4)[Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)]_(0.6)O_2(简写为LiNi_(0.62)Co_(0.16)Mn_(0.22)O_2)壳核材料的合成和对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2表面改性。第一部分叙述了采用共沉淀法合成[Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)]_(0.4)[Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)]_(0.6)(OH)_2前躯体,通过TG确定合适的烧结制度,混合锂源煅烧制得目标产物,得到了电化学性能远远优于LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的LiNi_(0.62)Co_(0.16)Mn_(0.22)O_2。第二部分通过对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2进行SiO_2、SnO_2的表面修饰,确定了各自的最佳包覆量,特别是经过0.5wt%SiO_2包覆的LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2高倍率阶梯测试的电化学性能较基体材料有了很大程度的提高。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM912

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