linimno复合氧化物正极材料的制备与电化学性能的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要LiC002由于容量高，可逆性和倍率性好等优点成为商品化锂离子电池的主要正极材料，但LiC002其成本较高，而且钴有毒，人们努力寻找一种可替代LiC002的材料。对可能作为LiC002替代材料的LiNi02和LiMn02进行了广泛而深入地研究，虽然在许多方面取得了很大进展，但仍然存在各种问题而不能实际应用。近年来，以Ni、Mn为主的固溶体多元体系具有优于LiNi02和LiMn02材料的特点，其合成与性能的研究已经成为该材料领域的一个重要的研究方向。本文采用共沉淀法成功地合成了二元LiNilaMnl／202层状正极材料，同时采用XRD、SEM

2、、TG／DSC，CV、XPS等多种测试对该体系的制备与性能做了系统的研究，综合考察了不同锂源、预处理方式、锂的配比量、冷却方式、焙烧温度等条件对合成产物的结构和性能的影响，优化了最佳合成工艺。实验结果表明：以氢氧化锂为锂源，压片处理，锂源与共沉淀摩尔比为1．05：1，在800℃下焙烧制备的样品电化学性能最佳。在2．8_4．6V之间，2(hnA／g的电流放电可逆容量达145．6mAh／g。考虑到共沉淀法对三元体系Li．Co-Ni-Mn-O合成的不利因素，采用溶胶．凝胶法合成了三元LiD‰舭Co施(1-xy2】02(0

3、。XRD和SEM分析表明，该系列全部为标准的昏．NaFe02层状结构固溶体，产物颗粒均匀，成球形或椭球形，粒径大约在100．500nm左右。电化学测试表明，在2．9～4．6下以20mA／g恒流充放电进行测试，测试表明所有的样品都表现出很好的电化学性能，相对于未掺Co的LiNilnMnln02可逆容量有很大程度的提高。在600℃～1000℃下合成样品的首次放电容量都在200mAh／g以上，经50次循环后，放电容量均保持在170mAh／g以上。材料表现出优越的倍率放电性能。关键词：锂离子电池；正极材料；层状结构；LiNitt2Mnlr202：LiCol矗NiloMnvs0

4、2武汉理工大学硕士学位论文AbstractLiC002hasbecomethemaincathodeincommerciallithium-ionbatteriesbasedonitsmeritofhighcapacity,excellentreversibilityanddischargerate．Beeansoofthehi曲coStandtoxicityofLiC002，researchershavebeensearchingforalternativematerials．TheresearchersmadeextensivestudyonLiNi02andLi

5、Mn02∞LiC002alternatives．Althoughtherehasbeenalotofprogressinmakingthosematerialsinmanyaspects，theyStillpossessvarionsproblemsforpracticalapplication．Rocenfly，thesolidsolutionmaterialsmainlycontainingNiandMhwhichwasprovedtobesuperiortotheLiNi02andLiMn02，hadbocomeanimportantresearchaspect

6、incathodematerialfield．Inthiswork,layeredLiNil／2Mnl／202powdersaresuccessfullysynthesizedbyaco-precipitation,theirpreparationandpropertiesaredeeplyandsystematicallyexploredbymeansofXRD、SEM、TG／DSC、CV，XPSandsoon．Effectsonthestructureandpropertiesofsamplesarestudied丘锄Liresoulv．es，differentp

7、erforms，LiOH／M(OHhmolarratio,coolingpattern,calciningheatcondition,thebeStsynthesistechnicsa∞optimized．TheresultsgotfromtheexperimentsshowthatthesamplesofLiNiv2Mnv202whichweresinteredat800"(2fromLiOH：M(OH)f1．05：1，pressingpellets，quenchingpatternarebeSt．LiNivzMnla02exhibitedadis