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《中南大学》 2002年
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锂离子电池正极材料的合成及中试生产技术研究

彭忠东  
【摘要】:本文系统地利用机械液相活化法研究了合成锂离子电池正极材料锰酸锂和钴酸锂的基础条件。研究表明合成原料、原料的配比以及热处理制度是影响产物电化学性能的关键因素。研究结果表明,电解二氧化锰和碳酸锂是合成锰酸锂的较佳原材料:Li/Mn在0.50-0.55的范围内所合成的锰酸锂具有较标准的正尖晶石结构和较好的充放电性能;采用连续三温区烧结法所合成的锰酸锂材料晶型较完整,具有较高的比容量和较优良的充放电循环性能。碳酸钴和四氧化三钴以及碳酸锂是合成钴酸锂的较佳原材料;Li/Co在0.98-1.05的范围内所合成的钴酸锂具有较标准的α-NaFeO_2型层状结构和较好的充放电性能;采用连续两温区烧结法所合成的钴酸锂材料晶型较完整,具有较高的比容量和较优良的充放电循环性能。 本文重点研究了稀土掺杂对锰酸锂结构及电化学性能的影响。研究表明:用稀土修饰的锂离子电池正极材料锰酸锂(Li_xMn_(2-y)RE_(7y/6)O_4,0.95≤x≤1.1,0≤y≤0.3),具有较标准的尖晶石结构:掺入合适的稀土元素后所合成的材料具有更好的电化学可逆性能;同时也具有比较优良的高温性能。在掺杂稀土的基础上,对材料进行包覆钴的修饰,合成了包覆钴的复合化合物Li_xMn_(2-y-2)Co_2RE_(7y/6)O_4(0.95≤x≤1.1,0≤y≤0.3,0≤z≤0.3),所合成的正极材料的循环性能及容量都得到了进一步的提高。同时用晶体场理论分析了掺杂稀土及包覆钴在尖晶石型锰酸锂中的作用及机理。 在实验室研究的基础上,我们重点研究了锰酸锂和钴酸锂的中试生产技术,建立了一条年产15吨钴酸锂的中试生产线和一条年产50吨锰酸锂的中试生产线。中试合成锰酸锂的工艺具有工艺简单,流程短,材料性能稳定优良,合成成本低等特点,将电解二氧化锰预处理后所合成的材料具有更优良的电化学性能;所合成的用稀土修饰的锂离子电池正极材料锂锰钴复合氧化物Li、Mn_(2-y-z)Co_zRE_(7y/4)O_4(0.95≤x≤1.1,0≤y≤0.3,0≤z≤0.5),循环300次后,容量衰减小于15%,同时也具有比较优良的高温性能。中试生产的钴酸锂产品与国外同类产品比较具有较高的容量以及优良的充放电循环性能及充放电效率。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TM911

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【引证文献】
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6 尚怀芳;锂离子电池正极材料LiFePO_4和LiMn_2O_4的表面结构及电化学性性能研究[D];北京工业大学;2013年
7 习小明;多相氧化还原法制备Mn_3O_4及锂离子电池用超微粉体研究[D];中南大学;2007年
8 郭永兴;锂离子动力电池制造关键技术基础及其安全性研究[D];中南大学;2010年
9 崔萍;几种复合型锂离子电池正极材料的制备及电化学性能研究[D];华中师范大学;2011年
10 陈颖超;高功率型尖晶石锰酸锂正极材料的制备及掺杂改性研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李亚彬;锂离子电池正极材料锰酸锂的制备及其性能研究[D];苏州大学;2012年
2 陈飞;正极材料尖晶石锰酸锂的制备及高温性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 易亚杰;尖晶石锰酸锂正极材料制备及其改性研究[D];长沙理工大学;2013年
4 张金波;尖晶石锰酸锂的合成以及离子掺杂对其高温电性能研究[D];江西理工大学;2011年
5 杨琪;锂离子电池正极材料锰酸锂电化学性能的研究[D];大连理工大学;2013年
6 李丽华;正极锰酸锂动力电池的制备和性能研究[D];湖南大学;2012年
7 高涛;考虑老化的锰酸锂电池荷电状态估计方法研究[D];清华大学;2012年
8 周玉波;高温长寿命功率型锰酸锂的制备和电化学性能研究[D];大连理工大学;2013年
9 孙成越;模板法制备微纳结构的锰酸锂及电化学性能研究[D];浙江大学;2013年
10 杨婧;碳酸锰热解法制备尖晶石锰酸锂及其掺杂改性研究[D];中南大学;2013年
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