收藏本站
《陕西科技大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

锰酸锂纳米材料的制备及其电化学性能研究

曹金花  
【摘要】:随着科技的发展,锂离子电池已经被应用于各种便携式储能设备中,如平板电脑,智能手机,摄像机等,而且进一步在电动汽车,混合动力汽车,军事和航天中获得更多应用,但是传统的正极材料存在着如价格昂贵,安全隐患,环境不友好等方面问题,已经不能够满足人们对于储能材料的需求。廉价安全,锰资源丰富且都具有尖晶石结构的LiMn_2O_4和Li Mn_(1.5)Ni_(0.5)O_4正极材料成为了研究热点,充放电平台为4 V的锰酸锂和掺杂金属镍后形成放电平台在4.7 V的Li Mn_(1.5)Ni_(0.5)O_4是非常具有前景的正极材料。然而这两种材料仍存在着以下缺点,比如说电解液中锰的溶解和Jahn-Teller效应等因素都会直接对材料的电化学性能有影响。因此,如何有效地避免这些影响不利因素一直是研究者们所关心的研究热点。本文采用了固相烧结法分别制备出了线状,球状和片状的LiMn_2O_4纳米材料,并在此基础制备出纳米棒状的LiMn_(1.5)Ni_(0.5)O_4正极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等研究了产物的微观结构、尺寸及形貌;将样品进行电化学测试研究其电化学性能,结果如下:(1)采用熔盐法制备出纳米线状的Mn O_2,用葡萄糖为碳源,水热包覆生长碳层制备复合材料MnO_2@C,将其与Li OH两种原料混合研磨均匀后,在不同的反应条件下合成了纳米线状的锰酸锂正极材料,保持了前驱体与最终产物形貌上的一致。经实验证明在750℃烧结8 h的条件下制得产物是纳米线Li Mn_2O_4@10%C正极材料,是尖晶石结构且直径分布在50-100 nm之间,制得的LiMn_2O_4@10%C具有良好的电化学性能,在0.1 C下的首次充放电比容量分别为132.2 mAh/g、103 mAh/g,库伦效率较高为82%,在1 C的电流密度在500次的充放电循环后比容量为103 mAh/g,相对初始比容量保持在90%。(2)分别制备球状Mn_2O_3和片状Mn O_2作为代替纳米线MnO_2前驱体,经过水热包碳,制备出球状和片状的Li Mn_2O_4,并对其结构和形貌及电化学性能进行表征研究。采用固相法空气气氛下750℃保温8 h制备出的球状和片状Li Mn_2O_4正极材料,再次验证了通过包覆碳层改性的可以保持材料的形貌。片状和球状Li Mn_2O_4在0.1 C的电流密度下首次放电比容量分别为118.4 mAh/g、86.5 mAh/g,其对应的库伦效率分别为82.3%,64.4%。(3)采用固相法制备尖晶石型LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电极材料,通过控制煅烧时间和碳层厚度的工艺条件来制备材料Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4。结果表明,以Mn O_2@15%C为前驱体,采用固相法在空气气氛下750℃,保温8 h的反应条件下制备出纳米棒状的Li Mn_(1.5)Ni_(0.5)O_4@15%C,通过XRD和电化学测试表明了Li Mn_(1.5)Ni_(0.5)O_4@15%C结构稳定,结晶性良好,在4.7 V左右具有高于尖晶石锰酸锂的电压平台,在1 C的电流密度下连续充放电100次后,材料的比容量保持在97.87%。
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM912;TB383.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王振华;彭代冲;孙克宁;;锂离子电池隔膜材料研究进展[J];化工学报;2018年01期
2 王畅;吴大勇;;锂离子电池隔膜及技术进展[J];储能科学与技术;2016年02期
3 曹金亮;张春光;陈修强;李虹;;锂聚合物电池的发展、应用及前景[J];电源技术;2014年01期
4 李军;朱建新;李少芳;李庆彪;黄慧民;;锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的固相法制备及性能研究[J];功能材料;2013年19期
5 黄友桥;管道安;;锂离子电池隔膜材料的研究进展[J];船电技术;2011年01期
6 雷圣辉;陈海清;刘军;汤志军;;锂电池正极材料钴酸锂的改性研究进展[J];湖南有色金属;2009年05期
7 梁莉;李琪;乔庆东;李萍;;锂离子电池正极材料镍酸锂研究进展[J];无机盐工业;2007年09期
8 黄彦瑜;;锂电池发展简史[J];物理;2007年08期
9 胡传跃;李新海;郭军;汪形艳;易涛;;高温下锂离子电池电解液与电极的反应[J];中国有色金属学报;2007年04期
10 王莉;何向明;蒲薇华;姜长印;万春荣;;金属锂二次电池研究进展[J];化学进展;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郭瑞;锂离子电池正极材料Li[Ni,Co,Mn]O_2的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘晓建;LiMn_2O_4正极材料的制备及其电化学性能研究[D];兰州理工大学;2014年
2 刘大军;锂离子电池层状LiMnO_2正极材料的制备及其改性研究[D];合肥工业大学;2009年
3 胡晨;Li-Ni-O体系锂离子电池正极材料的合成与性能研究[D];武汉理工大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙世伟;陈钦佩;;火焰环境下的锂电池热失控火灾行为研究[J];消防技术与产品信息;2018年08期
2 庄淡盛;;锂电池在多旋翼无人机应用中的特性[J];电子技术与软件工程;2018年15期
3 毛继勇;许汉良;;锂离子电池用隔膜孔隙率对电池性能的影响[J];广州化工;2018年14期
4 白耀宗;王令;苏相樵;操建华;吴大勇;;锂离子电池隔膜材料标准解读[J];储能科学与技术;2018年04期
5 杨和山;夏悦;石玉磊;;锂离子电池电极安全添加剂[J];储能科学与技术;2018年04期
6 崔海星;;聚烯烃多层锂电池隔膜专利技术分析[J];储能科学与技术;2018年04期
7 王雨童;;电动汽车电压及里程跳变现象分析[J];科技经济导刊;2018年19期
8 吴朝香;;电池隔膜及技术进展[J];广州化工;2018年12期
9 赵玉燕;田润赛;常彩云;姜鑫宇;张通红;冯季军;;微波法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4尖晶石[J];济南大学学报(自然科学版);2018年04期
10 黄孙息;魏君陶;陈志平;冯羽风;钟立松;刘莉;;同步双向拉伸工艺对锂电池隔膜成膜性能的影响[J];绝缘材料;2018年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹金花;锰酸锂纳米材料的制备及其电化学性能研究[D];陕西科技大学;2018年
2 贺茂;强化固相反应合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4超微粉末的工艺及电性能研究[D];湖南大学;2016年
3 黄智奇;电动汽车复合能源系统的研究[D];浙江大学;2016年
4 曹红;FDG6113EVG纯电动客车动力性提升[D];长安大学;2015年
5 明磊;锂离子电池正极材料LiFeBO_3/C的合成及改性研究[D];中南大学;2014年
6 刘秀玲;LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4和LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2脱锂材料作为一次锂电池正极材料的研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
7 徐仕华;纯电动汽车动力驱动系统与性能研究[D];南昌大学;2012年
8 罗晶;锂离子电池正极材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(M=Ni,Fe,Al)的制备及性能研究[D];北京化工大学;2012年
9 李涛;增程式城市公交客车动力总成系统研究[D];昆明理工大学;2012年
10 艾邓均;锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C的制备与改性研究[D];中南大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王翠平;叶柳;李爱侠;张子云;戴鹏;;静电纺丝法制备纳米纤维及其应用进展[J];大学物理实验;2016年06期
2 邹亚囡;;动力锂电池隔膜的改性研究进展[J];合成树脂及塑料;2016年06期
3 王畅;吴大勇;;锂离子电池隔膜及技术进展[J];储能科学与技术;2016年02期
4 肖伟;巩亚群;王红;赵丽娜;刘建国;严川伟;;锂离子电池隔膜技术进展[J];储能科学与技术;2016年02期
5 王辉;;锂离子电池隔膜的研究进展及发展方向[J];塑料制造;2015年06期
6 刘全兵;毛国龙;张健;彭响方;;锂离子电池隔膜研究与应用进展[J];电源技术;2015年04期
7 肖伟;王绍亮;赵丽娜;刘建国;严川伟;;陶瓷复合锂离子电池隔膜研究进展[J];化工进展;2015年02期
8 刘会会;柳邦威;;锂电池隔膜生产技术现状与研究进展[J];绝缘材料;2014年06期
9 王晓斌;黄美容;王松钊;吴耀根;;动力锂离子电池隔膜的性能要求及发展状况[J];塑料制造;2014年12期
10 操建华;于晓慧;唐代华;吴敏;吴大勇;;锂电隔膜研究及产业技术进展[J];中国科学:化学;2014年07期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 何雨石;LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料制备与改性及其电化学性能研究[D];上海交通大学;2007年
2 李晓丹;基于层状前体的锂离子电池电极材料的制备及性能研究[D];北京化工大学;2006年
3 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
4 王可;含氮族元素嵌锂材料的合成与电化学研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 芦伟;聚苯胺包覆法制备纳米LiFePO_4/C核壳复合材料及其性能研究[D];国防科学技术大学;2010年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾莹莹;郭秀艳;陈海辉;马国金;;锰酸锂表面掺杂TiO_2的工艺及性能测试[J];材料科学与工艺;年期
2 杨兰芳;锂离子电池正极材料锰酸锂的合成工艺取得重大创新并实现规模化生产——北京市重大科技项目取得又一项突破性成果[J];新材料产业;2005年06期
3 黄瑞鸿;杨英全;李华成;李春霞;王春飞;;锂电池正极材料镍钴锰酸锂中钴含量的测定[J];中国锰业;2018年02期
4 张忠利;周宜红;;锰酸锂电池铅源添加对性能影响的计算机分析[J];电源技术;2017年03期
5 邵士丽;杨辉;;锰酸锂材料电池表观活化能的数学分析[J];电源技术;2017年10期
6 魏长宝;沈建兴;张加艳;;锂离子电池正极材料锰酸锂表面改性研究进展[J];山东陶瓷;2014年05期
7 赛喜雅勒图;胡华胜;夏永高;肖锋;刘兆平;;高温型锰酸锂正极材料的晶体形貌控制和电化学性能[J];科学通报;2013年32期
8 张靖;孙新艳;何岗;洪建和;何明中;;锰酸锂表面改性提高循环性能的研究进展[J];材料导报;2012年13期
9 万传云;吴頔;罗彦飞;;用于锂离子电池球形锰酸锂的工业化制备研究[J];硅酸盐通报;2011年05期
10 王洪;邓璋琼;何平;;锂离子电池正极材料锰酸锂的改性[J];无机盐工业;2010年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张海朗;;高倍率的高电压镍锰酸锂的研发及进展[A];第七届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2015年
2 余爱水;;尖晶石型锰酸锂材料表面改性及其机制研究[A];第七届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2015年
3 白振峰;向勇;赵玉;刘浩文;唐定国;;层状锰酸锂的制备及相变研究[A];中国化学会第28届学术年会第5分会场摘要集[C];2012年
4 崔涛;华宁;韩英;康雪雅;;乳液法制备球形锰酸锂及其影响因素[A];第二届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年
5 谢兴华;周慧生;颜事龙;王惠娥;王卫国;吴红波;郭进;刘伟;;纳米锰酸锂晶体粒度的温度响应[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
6 常照荣;赵海丽;汤宏伟;刘瑶;黄静;;尖晶石锰酸锂电池材料的合成及性能的研究[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
7 邓远富;覃旭松;陈申;赖炯平;陈国华;;长寿命、功率型锰酸锂基正极材料的制备及中试工艺开发[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
8 韩要丛;崔学民;赵雁飞;李普良;李华成;;不同锰源制备尖晶石型锰酸锂正极材料的对比研究[A];第十九届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2016年
9 张娜;唐致远;管道安;;18650型锰酸锂动力电池的制作[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
10 吴奎辰;肖伶俐;徐中领;胡素娟;高青雨;施南峰;吴清国;;双掺杂金属离子改性尖晶石锰酸锂性能的研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中南大学冶金与环境学院教授 国家科技进步二等奖获得者 彭文杰;电池正极材料:为新能源汽车保驾护航[N];经济日报;2017年
2 本报记者 刘晓娟;自主研发支撑企业“跨界”[N];梅州日报;2017年
3 翟玉梅;杨伟斌:如何加快提升电池性能[N];新能源汽车报;2017年
4 记者 钟秀玲 通讯员 高鹏;有色集团锰酸锂项目竣工投产[N];新疆日报(汉);2011年
5 钟万龙 钟久蔚;低碳能源项目落户赣州[N];江西日报;2009年
6 刘丽 闫佳;奉献能源 创造和谐[N];科技日报;2005年
7 记者 吕贤如;我国锰酸锂电池开发取得突破[N];光明日报;2005年
8 本报记者 吕贤如;锰酸锂开辟能源新天地[N];光明日报;2005年
9 刘碧玛;锂离子电池正极材料锰酸锂合成通过鉴定[N];科技日报;2005年
10 本报记者 崔小粟;锰酸锂电池受市场关注 全年产量有望大幅增长[N];中国证券报;2018年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭忠东;锂离子电池正极材料的合成及中试生产技术研究[D];中南大学;2002年
2 冯季军;尖晶石锰酸锂正极材料的离子掺杂改性研究[D];天津大学;2004年
3 邹启凡;锂离子电池用尖晶石锰酸锂的合成、结构与性能研究[D];中南大学;2005年
4 卢星河;尖晶石型锰酸锂正极材料的合成及电化学性能研究[D];天津大学;2005年
5 张娜;动力锂离子电池正极材料锰酸锂的开发及应用研究[D];天津大学;2005年
6 罗英;高电压尖晶石镍锰酸锂材料改性及界面优化[D];哈尔滨工业大学;2017年
7 詹纯;锰酸锂—石墨电池容量衰减过程及其调控方法的研究[D];清华大学;2013年
8 李明娟;锂离子电池正极材料橄榄石型磷酸亚铁锂及尖晶石型高电位镍锰酸锂的制备及性能研究[D];东北师范大学;2013年
9 蒋庆来;浆料喷雾干燥法制备球形锰酸锂正极材料及其改性研究[D];中南大学;2011年
10 姜倩倩;锂离子电池正极锰系材料的制备与性能研究[D];天津大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹金花;锰酸锂纳米材料的制备及其电化学性能研究[D];陕西科技大学;2018年
2 胡文帅;长寿命锰酸锂材料的研究[D];天津大学;2014年
3 魏长宝;锂离子电池正极材料锰酸锂的制备及其改性研究[D];齐鲁工业大学;2015年
4 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
5 谭习有;高温固相法合成尖晶石锰酸锂及其改性研究[D];华南理工大学;2014年
6 刘立振;尖晶石锰酸锂的制备与改性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
7 朱典成;锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的合成及其性能研究[D];齐鲁工业大学;2016年
8 郭利萍;尖晶石型锰酸锂的合成与性能研究[D];河南师范大学;2011年
9 何方勇;掺杂锰酸锂的合成及性能的研究[D];中南大学;2007年
10 伍明军;锂离子电池正极材料尖晶石型锰酸锂的性能改进研究[D];重庆大学;2004年
中国知网广告投放
 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