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

锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的制备改性及其电化学性能的研究

岳凯强  
【摘要】:在锂离子电池正极材料中,尖晶石结构的锰酸锂以其低成本、原料丰富、低毒性和高安全性等优点被认为是最有可能取代钴酸锂的新一代正极材料。然而在电池使用过程中,锰酸锂也存在着较大的容量损失,而且高温下更加严重,这就使得锰酸锂的循环性能非常差。为了有效的提升锰酸锂电极材料的循环性能,本文尝试采用多种合成方法制备出了具有不同形貌的锰酸锂材料,并对产物进行了物相及形貌表征,最后对产物的充放电、循环、倍率等电化学性能做了系统测试与分析。本文系统的阐述了锂离子电池的研究背景、组成以及其基本工作原理。并对当前几种典型正极材料的结构及应用情况进行了简单的概括介绍。此外,针对本文的主要研究对象LiMn_2O_4正极材料,我们还对其结构存在的缺点、导致电化学性能变差的因素以及对应的改进方法进行了深入细致的探讨。为了分析材料形貌结构对LiMn_2O_4正极材料电化学性能的影响,本文分别采用水热合成法及溶胶凝胶法合成出了具有纳米棒状和刺球状形貌的前驱体MnO_2,然后又进一步通过水热法及高温固相法制备出了LiMn_2O_4样品。所得LiMn_2O_4样品的形貌基本保持了前驱体的形貌。水热法得到的电极材料在0.1C电流密度下的初始放电容量为127.3mAh/g,在0.1C下循环200次以后仍保留了101.8mAh/g的放电容量。高温固相法得到样品在0.1C下的初始放电容量高达135.4 mAh/g,然而充放电200次以后仅保留了94.7 mAh/g的容量。且在1.0C的大倍率充放电条件下,其容量衰减更为严重,200次循环以后仅保留了68.7 mAh/g的放电容量。表面包覆改性能够有效的遏制电解液对LiMn_2O_4电极材料的腐蚀作用,通过溶剂热法获得纳米棒状结构的MnOOH后,以它作为前驱体与LiOH在高温下制备得到了LiMn_2O_4正极材料,并进一步用PANI对其包覆改性。从SEM和TEM图像中能够分析得出PANI被成功的包覆在了LiMn_2O_4纳米棒的表面。虽然经过包覆改性后的LiMn_2O_4的比容量不可避免的有所减小,但是其展现出了非常好的循环性能和倍率性能。样品在0.1C电流密度下充放电200次以后仍保留了第二次放电容量的91%。最后,我们采用静电纺丝法及后续热处理合成出了具有介孔结构的锰酸锂中空纳米纤维。这种结构能够非常有效地缓解材料在循环过程中的结构膨胀,并为Li+的脱嵌提供更多的反应位点。电化学测试表明,其在0.1C下的首次放电容量为125.9mAh/g,循环200次后仍保留了首次放电容量的87.3%。而且,第200次与第100次循环后的容量相比仅减小了6mAh/g。此外,在1.0C的大倍率下循环200次后的容量也仅仅比0.1C下循环200次后的容量减少了8.1 mAh/g。以上结果都表明通过合成具有特殊形貌结构的LiMn_2O_4材料能够很好的提升材料的循环稳定性及倍率性能。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ131.11;TM912

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴萃辰;脂肪族化合物的物理化学性能的结构基础[J];自然杂志;1979年07期
2 何林生;;钛白废酸提钪及钪的应用[J];杭州化工;1991年02期
3 张勇;霍庆媛;王力臻;张爱勤;宋延华;;LiFePO_4/MWNTs/BC复合材料的制备及电化学性能[J];热加工工艺;2012年24期
4 杜霞;薛卫东;刘帆;李昱树;;n型硅/碳复合材料的制备及电化学性能研究[J];电子元件与材料;2013年01期
5 ;钛及钛钼合金电化学性能的研究[J];上海有色金属;1978年03期
6 龚茜,谭攸庚;钌钛锡氧化物阳极表面形态及电化学性能研究[J];氯碱工业;1995年05期
7 邓凌峰;陈洪;;2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑的合成及电化学性能[J];材料导报;2009年22期
8 Degussa;徐翔飞;;“白炭黑”的制备工艺及其物理—化学性能[J];橡胶译丛;1981年03期
9 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
10 章宗穰;许传经;潘幼良;;旋转环—盘电极的研制和电化学性能研究[J];上海师范学院学报(自然科学版);1984年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 李良超;郝仕油;林秋月;应桃开;;纳米氧化锰的制备及其电化学性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
3 刘志超;党海军;陈广宇;张自禄;;氟化石墨的制备与电化学性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
4 张森;李志勇;;氟化处理对储氢合金电化学性能的影响研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
5 季益刚;周益明;邵阳;戴跃华;俞燕青;王青;唐亚文;陆天虹;沈涛;;氢氧化镍的低热固相合成及其电化学性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
6 董怡辰;王振波;秦华;;炭包覆对动力锂离子电池正极材料电化学性能影响[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年
7 侯磊;吴茂;何新波;曲选辉;;碳含量对磷酸钒锂电化学性能的影响[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
8 邹红丽;招睿雄;沈培康;;钨掺杂LiFePO_4的合成和电化学性能研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
9 樊小勇;江宏宏;黄令;孙世刚;;电镀锡作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
10 王婷;曹中秋;边静;;镁铝储氢电极合金的制备及电化学性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 ;锌的性质与用途[N];期货日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 卢桂霞;过渡金属氧化物锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究[D];山东大学;2015年
2 胡梅娟;金属氧化物基锂/钠离子电池负极材料制备与电化学性能研究[D];浙江大学;2014年
3 刘芳延;基于综纤维素制备炭基复合材料及其电化学性能研究[D];东北林业大学;2015年
4 江小剑;基于脱合金法的锰基微纳结构的构筑及其电化学性能研究[D];山东大学;2015年
5 王聪;锂离子电池电极材料Li_3V_2(PO_4)_3的制备及其电化学性能改性研究[D];北京化工大学;2015年
6 莫润伟;高性能锂离子电池正极材料LiV_3O_8的制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
7 历彪;钛的含氟氧化物及其锂化产物纳米粒子的合成、表征与电化学性能研究[D];中国科学技术大学;2015年
8 刘清朝;锂空气电池电极材料的制备和电化学性能研究[D];吉林大学;2015年
9 石丽丽;新型锂硫电池正极材料的制备及其电化学性能研究[D];北京理工大学;2016年
10 刘兵;锡/钼基锂离子电池负极材料的微结构调控及储锂性能研究[D];北京理工大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 栗志同;钒基材料的合成、表征及其电化学性能研究[D];华南理工大学;2015年
2 王莎;多巴胺炭球及MOFs@硫复合材料的制备及其Li-S电池电化学性能研究[D];华南理工大学;2015年
3 燕平;氢驱动化学反应法制备Li_xal_ySi_z锂离子电池负极材料及其电化学性能[D];浙江大学;2015年
4 杜志玲;掺氮多孔碳的制备及其电化学性能研究[D];燕山大学;2015年
5 宋巧兰;新型离子液体的制备及其电化学性能研究[D];陕西科技大学;2015年
6 黄文静;新型导电聚合物-石墨烯电极材料的制备及电化学性能研究[D];南京理工大学;2015年
7 康怡然;纳米二氧化锰/碳材料复合电极材料的制备及其电化学性能的研究[D];郑州大学;2015年
8 张亦弛;低维氧化钼纳米材料微观结构及其电化学性能研究[D];南京理工大学;2015年
9 李涛;Fe-Mn-Ti-C锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究[D];山东大学;2015年
10 申亚举;水系锂离子电池负极材料LiTi_2(P0_4)_3的制备及性能研究[D];沈阳理工大学;2015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