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《哈尔滨工程大学》 2007年
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层状材料LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2的合成与性能研究

蒲俊红  
【摘要】: 随着能源环境问题的日益突出以及现代科技的高速发展,提高电池性能已是迫切需要。锂离子电池以其高工作电压、长循环寿命、高能量密度、无环境污染等优势而成为人们的首选。而正极材料是锂离子电池发展的瓶颈,开发成本低、容量高的新型正极材料是当今国际的发展趋势。通过掺杂形成的多元复合正极材料是克服传统正极材料成本高、容量低的极为有效的手段。 本文采用液相共沉淀法合成了α-NaFeO_2型层状结构的LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2正极材料,并详细的研究了煅烧方式、煅烧温度、煅烧时间、沉淀生成时的pH值,以及Ni/Co/Mn的不同比例等条件对合成该种正极材料的结构和电化学性能的影响,从而优化了LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2的生产工艺,为其工业化生产提供了科学依据。通过SEM图片、XRD射线与充放电测试确定了其最佳的合成条件是:在pH值为8~9的环境中生成沉淀,干燥12h后置于马弗炉中加热,采用先升温到500℃加热6h,再升温到850℃恒温12h。 在合成的材料中,通过XRD射线考察,其中Li(NiMn)_(0.4)Co_(0.2)O_2、LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2、Li(MnCo)_(0.25)Ni_(0.5)O_2、Li(MnCo)_(0.15)Ni_(0.7)O_2表现出了完整的层状结构,恒流充放电、电化学阻抗图谱、循环伏安等测试结果表明了这四种样品具有良好的电化学性能。尤其是Li(NiMn)_(0.4)Co_(0.2)O_2初始放电比容量达124.1mAh·g~(-1),30次循环后容量保持率达90%以上;Li(MnCo)_(0.15)Ni_(0.7)O_2初始放电容量最高达133mAh·g~(-1),但30次循环后容量保持率偏低为80.37%;LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2和Li(MnCo)_(0.25)Ni_(0.5)O_2初始放电容量也都在120mAh·g~(-1)以上,30次循环后容量保持率在85%左右。对LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2进行了自放电测试,天自放电率在2%以下。综上,LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2是很有开发潜力的正极材料。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O614.111

【参考文献】
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