高电压锂离子电池正极材料lini0.5mn1.5o4的制备和改性研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文高电压锂离子电池正极材料LiNio．5Mnl．504的制备和改性研究作者姓名：郑见杰指导教师：翟玉春教授东北大学材料与冶金学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：冶金物理化学论文提交日期：2014年6月23日论文答辩日期：2014年6月25日学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：许茜教授评阅人：刘国强副教授王曼禹寸毋锍灾东北大学2014年6月万方数据Adissertationinphysicalchemistryofmetallurgy一‘‘‘’‘1

2、1●n‘“lnvestigation0nsynthesisandmodlllcationolhighvoltageLiNi0．5Mnl．504ascathodematerial⋯·’‘●■--‘I-orlithium10nbatteriesByZhengJianjieSupervisor：ProfessorZhaiYuchunNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性：声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外

3、，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢=亡：．思。学位论文作者签名d郇见教日期：沙f驴．D6、芗。学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者

4、获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：关F见袭乙导师签名：翟五寿签字目期：z。，牛·口6、3勺签字日期：2口／中．。占．27-I．万方数据东北大学硕士学位论文摘要高电压锂离子电池正极材料LiNio．5Mn¨04材料的制备和改性研究摘要尖晶石LiNio．5Mnl．504材料具有电压高(4．7V)、合成工艺简单、成本低和环境友好等优点，成为锂离子电池正极材料的研究热点。但其高温性能较差，存在4V低电压放电平台等缺点限制了其推广应用。本文利用高温固相法，通过改进焙烧工艺、表面包覆和后续

5、退火处理等改性措施，对尖晶石LiNio5Mnl．s04材料的微观结构和电化学性能进行了系统的研究。本文考察了高温固相法中焙烧温度、焙烧时间对材料性能的影响，发现提高焙烧温度导致晶粒长大，晶体结构更加稳定，显著提高材料循环性能，而焙烧时间对其电化学性能的影响有一个最佳值。采用引入助扩散剂草酸的两段法焙烧工艺，降低焙烧温度和减少焙烧时间，提高了材料比容量和倍率特性。提出一种非恒温固相焙烧工艺，具有“缓升温短高温”的特点，有效控制晶粒长大和团聚，改善材料倍率性能，同时降低了能耗。首次利用对电解液稳定的A

6、1P04材料对LiNio．5Mnl．504粉体进行表面包覆，研究了包覆量、包覆后热处理温度和时间等因数对复合正极材料的微观结构和电性能的影响，结果表明包覆层能有效阻止电解液中HF对电极材料的腐蚀，600℃焙烧4h制各的1wt％包覆量的正极材料，高温(55℃)循环性能优良。通过退火工艺对材料进行后热处理，低温焙烧促使空气中氧扩散进入材料晶格中，减少低价Mn3+，消除4．1VMn4+／Mn3+电压平台，提高材料比能量密度5％。关键词：正极材料；LiNio．5Mnl．504；高温固相法；非恒温焙烧；A1

7、PO。包覆：退火处理：一HI—万方数据东北大学硕士学位论文AbstractInvestigationonsynthesisandmodificationofhivoltageLiNi0．sMnl．504aScathodematerialforlithiumAbstractSpinelLiNi0sMnl504hasmanyadvantages，sunchashighvoltage(4．7V)，simplesynthesiscraft，lowcostandenvironmentalfriendly．A

8、saresult，thestudyofithasattractedmanyresearchers．Thismaterial’Selectrochemicalperformanceathightemperatureisbadanditexistsa4Vlowvoltageplateau．Thesedisadvantageslimiteditsadhibition．Thisthesismainlyinvestigatedmicro—structureandelectrochemical