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《齐鲁工业大学》 2016年
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锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的合成及其性能研究

朱典成  
【摘要】:在现有锂离子电池正极材料中,层状LiCoO_2已在小型电池中得到广泛应用,但因过充限制,其比能量远没达到理论容量,且受到钻资源的制约;层状锰酸锂嵌锂虽容量高,但在循环过程中结构易塌陷,电池容量会下降,循环性减弱;LiNiO_2则合成困难,过充安全性差。因此,从资源、环保及安全性能方面寻找锂离子电池的理想电极活性材料成为国际化学电源界的热点。而LiMn_xNi_yCo_(l-x-y)O_2综合了LiCoO_2、LiNiO_2、Li MnO_2三类材料的优点,形成了LiCoO_2、LiNiO_2、LiMnO_2三相的混合体系,存在明显的协同效应。正因为三相协同,集合了三种材料的优点,使得其性能优于任一材料,而深受关注。本文主要从以下三个方面对三元材料的合成及性能进行了探讨:(1)用氢氧化钠作沉淀剂和氨水的络合作用合成镍钻锰氢氧化物前驱体,考察合成温度、反应pH值、浓度等对产物形貌及结构的影响,采用三因素三水平正交实验确定合成镍钴锰酸锂的最优条件。(2)前驱体制备过程中,探讨了氨水的用量对前驱体中原子个数组成比的影响;当溶液pH值调整至10.5时,得到前驱体中三元阳离子原子个数比为1∶1∶1,且产物大小适中,尺寸均一,形貌规则,分布均匀;(3)讨论烧结工艺中Li/M(M=Ni+Co+Mn)比值得变化对合成正极材料性能的影响。通过实验得出当Li/(Ni+Mn+Co)=1.08时合成的镍铬锰酸锂具有较好的层状晶体构造和较弱的阳离子混排效应。Li/M(M=Ni+Co+Mn)比值的变化对材料的初次充电容量影响不大,但对材料的初次放电容量和初次充电放电效果及材料的复现性能都有不小的影响。对不同实验条件下的产品进行性能测试,确定了最优的烧结条件并制备出了性能很高的镍铬锰酸锂三元正极材料。
【学位授予单位】:齐鲁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM912

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