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《湖南大学》 2003年
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锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)M_xO_2(M=Co,Al,Mn)的研究

汤宏伟  
【摘要】: 随着能源与环境问题的日益突出以及现代科技的高速发展,对电池性能提出了更高的要求。锂离子电池以其工作电压高、循环寿命长、能量密度高、无环境污染等优势而成为人们的首选。 正极材料对锂离子电池的性能影响很大。目前商品化的锂离子电池多采用LiCoO_2作为正极材料,但钴价格昂贵,对环境污染较大且资源有限。LiMn_2O_4价格低廉,易于制备。锰的资源丰富,对环境无污染,但LiMn_2O_4的容量较低,循环性较差,且高温下容量衰减严重。镍的资源丰富,LiNiO_2价格低廉,比容量高,对环境无污染,但也存在合成困难、热稳定性差、结构不稳定引起容量衰减等问题。我们在合成LiCoO_2和LiNiO_2的基础上,对LiNi_(1-x)M_xO_2(M=Co,Al,Mn)正极材料进行了研究。 采用固相配位反应法合成了LiCoO_2,通过差热分析(DTA)和热重(TG)法分析了LiCoO_2的合成过程。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征LiCoO_2粉体的相结构、形貌和大小。探讨了反应条件对产物结构的影响。实验结果表明,反应时间和反应温度对产物结构有很大的影响,固相配位反应法在合成温度、煅烧时间、LiCoO_2的粒径大小及分布等方面均优于传统的高温固相反应合成法。 采用高温固相法合成了LiNiO_2,XRD确定了合成物的结构,用SEM表征LiNiO_2粉体的形貌。探讨了反应条件:包括原材料、Li/Ni摩尔比、烧结气氛、温度和反应时间对产物结构和性能的影响,从而优化了LiNiO_2的合成工艺。在空气中合成只能得到Li_2Ni_8O_(10)相,在O_2中才能得到LiNiO_2相,所得LiNiO_2的电化学性能明显优于所得Li_2Ni_8O_(10)。合成电化学性能良好的LiNiO_2需要稍过量的锂和在氧气中600℃恒温3h,720℃恒温6h,合成过程中得预热处理,解决了低温下反应速度慢,高温下易于烧结而难于控制产物粒径的问题。分析了采用固相配位法合成LiNiO_2失败的原因。 选择球形Ni(OH)_2为镍源,使产物颗粒仍保持球形结构,提高其比充放电容量。选择LiNiO_3作锂源,因其在低温下分解产生的NO_2和O_2具有强氧化性,在合成过程中锂需要稍过量。选用CoO为钴源。在空气中300℃恒温4h,800℃恒温8h,合成了LiNi_(1-x)Co_xO_2。XRD分析表明,合成的LiNi_(1-x)Co_xO_2粉末结晶良好, 具有规整的a一NaFeOZ层状结构。SEM分析表明粉末颗粒呈球形,粒径约为1 oum。 探讨了反应条件:包括原材料、Li汹i摩尔比、烧结温度、反应时间对产物结构 和电化学性能的影响,从而优化了LINi 1 .xCoxOZ的合成工艺。随着C。的增加, LINi,_xCoxOZ的不可逆容量减小,初始容量有所下降,但循环性能改善。利用恒 电流间歇滴定法研究了LINi,一厂oxo:中的铿离子扩散系数。结果表明掺杂C。可 以提高Li+的扩散系数,还能增强结构的稳定性。 采用球形Ni(OH)2、LINO3和AI(OH)3为原料,在空气气中700oC恒温sh合 成了LINil_、AlxOZ。XRD分析表明合成的LINil_xAlxOZ粉末结晶良好,具有规整 的a一NaFeOZ层状结构,随着Al固溶量的增加,晶胞参数发生变化,a轴缩短, c/a比值增大,材料的层状结构更加明显。SEM分析表明粉末颗粒呈球形。探讨 了反应条件对产物结构和性能的影响。Al掺杂能够抑制材料中的铿缺位,降低 材料合成过程中对氧气的依赖程度。充放l一匕测试表明,合成的LINi!_xAlxO:具有 优良的电化学性能。 采用球形Ni(OH)2、LINO3和MnO:为原料,在空气中850oC恒温sh,合成 了LINi】_xMnxOZ。XRn分析表明合成的LINi._xMnxO:粉末结晶良好,具有规整 的a一NaFe02层状结构,sEM分析表明粉末颗粒呈球形。探讨了反应条件对产物 结构的影响。要合成电化学性能良好的LINil.xMn、02需要稍过量的铿,随着Mn 的增加,LINi._、MnxO:系列材料的初始容量有所下降,但循环性能改善。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TM911

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【引证文献】
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1 朱勇军;锂离子电池正极材料球形LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及性能研究[D];中南大学;2007年
【参考文献】
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1 麦立强,邹正光,陈寒元;锂离子电池正极材料的研究进展[J];材料导报;2000年07期
2 陈志国,郑子樵;锂离子电池正负极材料研究[J];材料导报;2000年09期
3 黄可龙,左晓希,刘素琴,刘建生;锰的氧化物在锂离子二次电池中的应用[J];材料导报;2000年09期
4 杨文胜,刘庆国,杨蕾玲;燃烧法制备锂离子电池LiMn_2O_4正极材料[J];电池;2000年05期
5 刘业翔,胡国荣,禹筱元;锂离子电池研究与开发的新进展——第11届国际锂电池会议述评[J];电池;2002年05期
6 彭忠东,杨建红,邓朝阳,刘业翔;锂离子二次电池正极材料的研制进展[J];电池;1999年03期
7 张胜利,余仲宝,韩周祥;锂离子电池的研究与发展[J];电池工业;1999年01期
8 李泓,李晶泽,师丽红,朱广言,陈锓,卢威,黄学杰,陈立泉;锂离子电池纳米材料研究[J];电化学;2000年02期
9 章福平;酒石酸法合成的LiCoO_2的结构及其二次锂电池行为研究[J];电化学;1995年03期
10 林原,蔡润良,吴浩青;Li/α-Sn(HPO_4)_2电池及其反应机理[J];电化学;1997年04期
【共引文献】
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1 严明英;高冰镍的湿法新工艺试验[J];四川有色金属;1998年02期
2 曾祖亮;锂离子电池正极材料技术进展[J];四川有色金属;2000年01期
3 严明英;硫化铜矿在酸性氯酸钠溶液中浸出的机理研究[J];四川有色金属;2001年02期
4 邬建辉,张传福,吴琳琳,湛菁;草酸盐沉淀法在制备粉体材料中的应用[J];四川有色金属;2001年03期
5 陶菲,沈俊,张昭;溶胶—凝胶—酯化法制备锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4[J];四川有色金属;2003年03期
6 闫时建,田文怀,其鲁;锂离子电池正极材料钴酸锂近期研制进展[J];兵器材料科学与工程;2005年01期
7 赵婧,李怀祥;溶胶-凝胶法制备无机纳米材料的研究现状[J];微纳电子技术;2005年11期
8 李素珍,朱惜林,赵增祺,熊玮;锂离子二次电池LiMn_2O_4正极材料的研究进展[J];包钢科技;2002年02期
9 杨儒,李敏,胡天斗,谢亚宁,刘涛;锂离子电池正极材料LiNi_xCo_(1-x)O_2局域结构的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年02期
10 沈定钊,吴春京,邹乐平;铁水中喷吹MoO_3直接还原及合金化[J];北京钢铁学院学报;1988年01期
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1 刘亚津;梁小平;李万灯;蒋强;;纳米ZnO紫外屏蔽剂的制备及其性能评价[A];第五届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2005年
2 王志坚;;硫酸化焙烧处理镍钼矿的工艺研究[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
3 苏力宏;胡克文;艾艳玲;王一光;赵旭;张亮;;镁锂离子二次电池和电容固溶体正极材料制备的探索研究[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
4 陈文;麦立强;祁琰媛;余华;彭俊锋;朱泉峣;;钒氧化物纳米管/棒的结构与电化学性能[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 黄勇;张立明;汪长安;杨金龙;谢志鹏;;先进结构陶瓷研究进展评述[A];庆祝中国硅酸盐学会成立六十周年专辑[C];2005年
6 王疆英;王学燕;;NiMn_2O_4纳米粉体微波烧结研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
7 冯传启;张克立;孙聚堂;;用软化学方法合成锂锰尖晶石正极材料[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
8 汤宏伟;常照荣;钟发平;;锂离子电池正极材料LiNiO_2的研究进展[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
9 徐悦斌;钟胜奎;张倩;;Ti掺杂LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备及电化学性能[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
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8 窦树梅;锂离子电池正极材料Li-Ni-Mn-O体系的制备与改性研究[D];中国科学技术大学;2010年
9 李灵均;综合利用红土镍矿制备锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2和LiFePO_4的研究[D];中南大学;2011年
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1 邱素芬;MgMn双元素掺杂改性LiFePO_4的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 姜桂君;磷酸镧包覆氧化铝复合可加工陶瓷裂纹扩展机理的研究[D];中国海洋大学;2010年
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4 刘石峰;三维有序大孔HAlMnO_4锂离子筛的制备及其吸附特性研究[D];湘潭大学;2010年
5 王国宝;高性价比锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成及改性研究[D];湘潭大学;2010年
6 聂正新;锂离子电池正极材料LiMPO_4(M=Mn,Fe)的第一性原理研究[D];江西师范大学;2010年
7 于逢婕;锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备及改性研究[D];昆明理工大学;2009年
8 周爱国;铜电积用新型铅基合金阳极的制备及性能研究[D];昆明理工大学;2010年
9 马彩雯;含砷硫化铜精矿的氧化焙烧[D];昆明理工大学;2010年
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1 沈俊,陶菲,田从学,张昭;Pechini法合成尖晶石LiCo_x Mn_(2-x)O_4及其结构表征[J];四川有色金属;2004年02期
2 夏三宇;陈晓红;宋怀河;;炭气凝胶微球的制备及在锂离子电池负极材料中的应用[J];北京化工大学学报(自然科学版);2006年02期
3 关毅;程琳俨;张金元;;非均相沉淀法在无机包覆中的应用[J];材料导报;2006年07期
4 顾大明,史鹏飞,顾健,谷芳,高原;LiNi_(0.8-x)Zn_xCo_(0.2)O_2 的合成及电化学性能研究[J];材料科学与工艺;2004年06期
5 魏晓;韩高荣;;锂离子电池正极材料研究进展以及水热法制备LiCoO_2超细粉体[J];材料科学与工程学报;2006年01期
6 李军,朱冬生,方利国,吴会军,赵朝晖;锂电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备[J];材料开发与应用;2003年05期
7 李嵩,程杰锋,季世军,孙俊才;水热合成锂离子正极材料LiMn_2O_4[J];稀有金属材料与工程;2003年06期
8 刘长久;柴小琴;陈婧娟;;锂离子电池正极材料Li_(1+y)Z_nxMn_(2-x)O_4的相转移法合成及性能研究[J];稀有金属材料与工程;2006年02期
9 张胜涛,胡舸,伍明军;尖晶石型锰酸锂的性质及改性研究现状[J];重庆职业技术学院学报;2004年01期
10 黄振谦,张昭;锂离子电池(RCB)的研究现状[J];电池;1995年03期
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1 彭文杰;锂离子电池正极材料的合成与性能及电池制作技术研究[D];中南大学;2001年
2 禹筱元;层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2与改性尖晶石LiMn_2O_4的研究[D];中南大学;2005年
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1 汪冬;锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及掺杂改性研究[D];华南理工大学;2012年
2 吴凤娇;新能源材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及其电化学性能研究[D];南华大学;2012年
【二级参考文献】
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1 胡行仁;今日世界电池市场[J];电池;1994年04期
2 任学佑;锂离子电池及其发展前景[J];电池;1996年01期
3 钟俊辉;锂离子电池及其材料[J];电池;1996年02期
4 陈德钧;锂离子电池有希望的阴极材料LiNiO_2[J];电池;1997年05期
5 杨遇春,郑有国;锂离子电池材料新进展[J];电池;1998年04期
6 吴国良,杨新河,阚素荣,金维华;锂离子电池及其电极材料的研制[J];电池;1998年06期
7 王要武,阴晓东,徐仲榆;LiMn_2O_4合成条件对其充放电性能的影响[J];电池;1999年02期
8 彭忠东,杨建红,邓朝阳,刘业翔;锂离子二次电池正极材料的研制进展[J];电池;1999年03期
9 张胜利,余仲宝,韩周祥;锂离子电池的研究与发展[J];电池工业;1999年01期
10 章福平;酒石酸法合成的LiCoO_2的结构及其二次锂电池行为研究[J];电化学;1995年03期
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2 谢佑卿,刘心笔;金属Al的电子结构和物理性质[J];中国科学E辑;1999年05期
3 张厚安,刘心宇,陈平;Al/MoSi_2复合粉末材料的机械合金化合成[J];粉末冶金技术;2002年03期
4 王文焱;电感耦合等离子体发射光谱法同时测定钢中微量硅、铝元素[J];河北理工学院学报;2004年02期
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6 王先友,刘冰,袁华堂,张允什;Mm(NiCoMnAl)_5贮氢合金中铝对直封型MH/Ni电池性能的影响[J];应用化学;1999年01期
7 项品峰,刘金水,舒震,谢贤清,付杰兴,肖汉宁;热爆反应合成TiC/Al复合材料的试验研究[J];热加工工艺;1998年03期
8 刘自成,李书江,张卫军,林均品,陈国良,Y.W.Kim;Nb和Al对γ-TiAl基合金高温强度的影响[J];中国有色金属学报;2000年04期
9 姚三九;铝对高锌镁合金力学性能的影响[J];铸造;2002年06期
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1 刘辉兰;宋玉;;低能高电荷态离子在金属Al(111)表面掠射的能损的研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
2 杨毅;刘宏英;李凤生;;推进剂用纳米膜包覆金属Al粉研究[A];2004年全国含能材料发展与应用学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
3 秦义;;“强光一号”Z箍缩实验Al等离子体能谱诊断[A];中国工程物理研究院科技年报(2010年版)[C];2011年
4 李建伟;陈方平;;Al(Ⅲ)型阳离子树脂催化酯化反应探讨[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年
5 王明松;;Al掺杂ZnO透明导电薄膜的溶胶凝胶法制备[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
6 汤爱涛;刘胜明;潘复生;;Al对钛铁矿原位合成铁基复合材料还原过程的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
7 那春光;孔屏;黄费新;肖伟;;原地生成宇宙成因核素~(10)Be和~(26)Al样品采集及处理[A];中国科学院地质与地球物理研究所2006年论文摘要集[C];2007年
8 蔡彬;孔庆平;崔平;丛洪涛;孙秀魁;;纳米晶Al的内耗研究[A];全国第六届固体内耗与超声衰减学术会议论文集[C];2001年
9 程玲玲;侯丽丽;任海霞;申琦;;木犀草素-Al~(3+)配合物的多元分辨分析[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年
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2 孙军;室温超塑性Zn-22 wt.%Al合金制备及力学性能研究[D];南京理工大学;2010年
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4 王少恒;空心球/Al合金复合材料动态力学性能及损伤破坏特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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