收藏本站
《河北工业大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶体结构调控与电化学性能的研究

陈丹  
【摘要】:镍锰酸锂具有有序和无序两种晶体结构,且这两种结构对材料电化学性能的影响各有利弊,因此优化材料中两种结构的比例对材料获得优异的电化学性能至关重要。本文以Li_2CO_3、NiO、Mn_3O_4为原料,通过高温固相法合成镍锰酸锂材料,采用离子掺杂和退火处理对材料的晶体结构进行调控,研究了其对电化学性能的影响,并对一步和两步固相法进行了对比研究。系统地研究不同价态离子(Na~+、Zn~(2+)、Cr~(3+)、Ti~(4+)、V~(5+)、F~-)掺杂对材料晶体结构及电化学性能的影响。结果表明,离子掺杂均不同程度地增加了镍锰无序度。与掺杂位离子价态差越大,镍锰无序度越大,Mn~(3+)含量越多。且随着Mn~(3+)含量的增加,材料的电化学性能基本呈现先升高后降低的趋势。其中,Cr~(3+)、Ti~(4+)共同掺杂样品LiNi_(0.45)Cr_(0.025)Ti_(0.025)Mn_(1.5)O_4电化学性能最佳,由于掺杂前后颗粒均为八面体形貌,因此其较好的电化学性能归因于样品中适当的镍锰无序度(Mn~(3+)含量)。采用退火处理对材料的晶体结构(Mn~(3+)含量)进行调控,以Mn~(3+)含量及5C放电比容量为考察指标进行正交实验。结果表明,影响退火的最显著因素为退火时间。随着Mn~(3+)含量的减少,材料的5C放电比容量呈下降趋势。退火效果最明显的样品与未退火样品的对比结果表明,退火处理后材料镍锰无序度降低,倍率性能变差。这主要是由Mn~(3+)含量降低引起的,进一步证明镍锰酸锂材料中应含有适量Mn~(3+),即适当的镍锰无序度。研究一步和两步固相法对镍锰酸锂结构、形貌和电化学性能的影响。SEM结果表明,两步法样品一次颗粒形貌为去边角的八面体,不同于一步法样品的八面体形貌。电化学测试结果表明,两步法样品的倍率和循环性能均较一步法样品有很大提高。但FT-IR结果却显示两步法样品的镍锰无序度较低,即Mn~(3+)含量较低。因此,两步法样品较好的电化学性能主要归因于其去边角的八面体形貌使材料除(111)晶面外还存在其他晶面,这些晶面的存在有效抑制了Mn的溶解,同时加快了锂离子的扩散。因此,综合前两章,可得结论:对于镍锰酸锂,在样品形貌不同时,材料的电化学性能主要受材料形貌的影响;而在形貌相似时,则主要受晶体结构即镍锰无序度的影响。因此,对镍锰酸锂材料进行晶体结构调控是很有必要的。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM912;TQ138.11

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 杨续来;汪洋;曹贺坤;徐小明;;锂离子电池高电压电解液研究进展[J];电源技术;2012年08期
2 陈光;赵秀云;夏定国;;二次锂离子电池硫系正极材料研究进展[J];新材料产业;2010年10期
3 陈召勇,肖劲,朱华丽,刘业翔;不同原料对Li-Ni-Mn-O5V正极材料的结构和性能的影响[J];无机化学学报;2005年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 赵卫民;孙新华;秘军林;陈世娟;谢红明;;锂离子电池用高电压电解液的研究进展[J];电源技术;2015年11期
2 严红;吕豪杰;袁园;;锂离子动力电池功能电解液研究进展[J];电源技术;2015年08期
3 谢佳;彭文;杨续来;;尖晶石镍锰酸锂全电池常温循环寿命分析[J];储能科学与技术;2014年06期
4 周宏明;耿文俊;李荐;杨杰;姚书恒;孙文佼;;LiODFB基电解液与高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的相容性[J];材料研究学报;2014年10期
5 谢玉虎;许鹏;杨续来;谢佳;;高电压尖晶石镍锰酸锂材料全电池研究进展[J];电源技术;2014年03期
6 赵本好;许鹏;谢佳;;FEC体系高电压电解液性能研究[J];电池工业;2013年Z1期
7 聂翔;郭孝东;钟本和;刘恒;方为茂;;锰源对燃烧法制备5V级正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的影响(英文)[J];无机化学学报;2012年12期
8 林晓园;陈立宝;王太宏;;共沉淀法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料及其性能[J];电源技术;2010年07期
9 唐致远;杨光明;王倩;;5V锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4改性研究现状[J];材料导报;2007年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴锋;吴生先;陈人杰;陈实;王国庆;;锂硫电池正极用硫碳复合材料的制备和电化学研究[J];北京理工大学学报;2009年08期
2 陈仕玉;王兆翔;赵海雷;陈立泉;;锂离子电池安全性添加剂[J];化学进展;2009年04期
3 蔡迎军;王维坤;赵景茂;余仲宝;王安邦;;多硫化碳炔作为锂二次电池正极材料的研究[J];化工科技;2008年03期
4 陈永翀;徐兴军;崔宏芝;代克化;宋兆爽;江卫军;其鲁;;晶体的择优取向与LiCoO_2正极材料X射线衍射峰的强度比[J];物理化学学报;2007年12期
5 黄彦瑜;;锂电池发展简史[J];物理;2007年08期
6 何向明;任建国;王莉;蒲薇华;李建军;王久林;万春荣;姜长印;;锂硫聚合物二次电池关键材料研究进展[J];中国工程科学;2007年02期
7 谢晓华;陈立宝;高阳;孙伟;解晶莹;;锂离子电池电解液功能组分的设计[J];电池;2006年06期
8 郑伟;胡信国;张翠芬;;新型锂蓄电池正极复合材料的制备和电化学性能研究[J];稀有金属材料与工程;2006年08期
9 左晓希;李伟善;刘建生;许梦清;;砜类添加剂在锂离子电池电解液中的应用[J];电池工业;2006年02期
10 徐国祥,其鲁,闻雷,陈永翀,晨晖,慈云祥;新型正极材料三硫代环磷氮烯无机聚合物的合成[J];无机化学学报;2005年11期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林宜;;用改性粘接剂试制矿棉板[J];建材工业信息;1987年15期
2 修璐;美国高强砼的研究现状及新研究课题方向[J];建筑结构学报;1988年06期
3 朱璧英;;影响照相影像效应诸因素的东西方专题讨论会[J];感光材料;1989年01期
4 刘桐;对常用锰矿的质量分析和调查[J];电池;1989年03期
5 李仕群;胡佳山;;粉煤灰物理化学性能评述[J];山东建材学院学报;1989年01期
6 乌.赫.阿卡耶夫;马文杰;;聚丙烯结构和化学性能的稳定[J];合成材料老化与应用;1989年04期
7 黄华;;载铂钴酸镧的制备与电化学性能[J];材料科学与工程学报;2016年06期
8 许占位;王天;刘鑫悦;段欣彤;杜钊;王盈;;气氛对钼酸铵分解的影响及产物的电化学性能[J];陕西科技大学学报;2017年03期
9 丰洪微;刘向东;田晓;;储氢合金电化学性能影响因素的研究进展[J];金属功能材料;2009年05期
10 刘春莲;;《材料化学性能》课的教学实践[J];太原理工大学学报(社会科学版);2002年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王贵欣;周固民;瞿美臻;江奇;王国平;冯永成;张伯兰;于作龙;;两种碳纳米管在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
2 仇鹏;周佳盼;米红宇;;石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及电化学性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第24分会:化学电源[C];2014年
3 耿芹;梁小玉;王吉德;宿新泰;;二硫化钼/碳复合材料的制备及其电化学性能研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会:化学电源[C];2016年
4 郄富昌;彭庆文;唐致远;;锂离子电池负极材料Li_2ZnTi_3O_8/C纳米颗粒的制备及其电化学性能[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
5 卢星河;韩冬;张广清;马楠;姚宏伟;;聚合物锂离子电池碳负极材料的电化学性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
6 刘志超;卢嘉春;黄萍;朱敏华;方荃;;几种氟化碳材料的结构与电化学性能研究[A];第八届中国功能材料及其应用学术会议摘要[C];2013年
7 许越;周德瑞;周景玲;孙硕;;乙醛肟的电化学性能研究[A];第九届全国缓蚀剂学术讨论会论文集[C];1995年
8 赵晓;郑明涛;胡航;肖勇;刘应亮;;石墨烯/碳量子点复合材料的制备及其电化学性能[A];第七届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2015年
9 张晓骏;刘明贤;段辉;甘礼华;陈龙武;;石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其电化学性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第26分会:胶体与界面[C];2014年
10 刘瑞平;苏伟明;贺鹏;张超;沈超;;中空结构TiO_2基锂离子电池负极材料的合成与电化学性能[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会:化学电源[C];2016年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 徐莅 新疆昊鑫锂盐开发有限公司;稀土和钴掺杂锰酸锂的电化学性能研究[N];新疆科技报(汉);2011年
2 ;十年磨一剑真情铸辉煌[N];中国国门时报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 白雪;镍、钴基氢氧化物微结构构筑及电化学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
2 王艳;新型有机质高性能负极材料的电化学性能和储锂机制[D];苏州大学;2018年
3 吴丽军;钒氧(硫)化物锂离子电池正极材料制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
4 吴田;镍基体系三维电极材料的制备及其电化学性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2018年
5 马艺宁;层状结构钒氧基化合物的制备及电化学性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2018年
6 施伟利;碳素类流体的碳化物结构及其电化学性能研究[D];武汉理工大学;2017年
7 赵丽娜;钠离子电池电极材料Na_3V_2(PO_4)_3结构及电化学性能研究[D];北京科技大学;2019年
8 程蒙;Li_2MnO_3系氧化物正极材料的结构、形貌调控和电化学性能研究[D];南京航空航天大学;2017年
9 罗艳珠;多孔钒基电极材料的制备、电化学性能及优化机制[D];武汉理工大学;2016年
10 彭旭;二维组装薄膜电子/离子输运与电化学性能[D];中国科学技术大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩秀莉;金属铋氧化物的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2018年
2 万姣;氟化碳/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2018年
3 林丹;锂离子电池正极材料LiNi_xCo_yMn_zAl_(1-x-y-z)O_2的制备与改性研究[D];河北工业大学;2016年
4 陈丹;LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶体结构调控与电化学性能的研究[D];河北工业大学;2016年
5 刘卫红;Ti_3C_2与二氧化锰复合电极制备以及电化学性能探究[D];苏州大学;2018年
6 邵宗明;微纳多级结构钨、钼氧化物制备及电化学性能研究[D];合肥工业大学;2018年
7 牟攀;超交联微孔聚合物的形貌调控及其衍生物电化学性能研究[D];陕西师范大学;2018年
8 李卫霞;几种钼系氧化物的合成及性能研究[D];河南师范大学;2018年
9 岳斌;过渡金属氧化物的合成与结构调控研究[D];长春理工大学;2018年
10 苗杰;中空二氧化锰微球电极材料的掺杂改性及电化学性能研究[D];西南大学;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026