linio体系锂离子电池正极材料的合成与性能研究

《linio体系锂离子电池正极材料的合成与性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要锂离子二次电池是应用和开发前景最好的一种化学电源，改善和提高锂离子电池的电化学性能关键是选取充放电性能良好的正极材料。目前商品化的锂离子电池多数采用LiC002作为正极材料，但资源有限，价格昂贵，且对环境污染较大。尖晶石LiMn204虽价格低廉，易于制备，合于环境，但它的容量较低，循环性较差，且高温下容量衰减严重。层状LiNi02化合物，其资源丰富，价格低廉，比容量高。对环境友好，被公认为是最有希望的正极材料。但是该材料合成困难，由于结构不稳定会导致容量衰减、热稳定性差。本论文的研究工作主要集中在作为锂离子电池正极

2、材料的层状锂镍基氧化物一k，包括以下几个方面：1溶胶凝胶法(Sol-gel)合成LiNixCOl。02的研究与固相合成法相比，溶胶凝胶法合成LiNi。Coj．x02煅烧温度低，产物颗粒均匀一致，经过XRD的测试过后，结果表明750"(2下烧结6～8小时，即可得到单相产物；烧结温度。掺杂剂的种类及掺杂剂量均对产物物相的形成产生影响，并对产物的结构产生影响。2．Co元素掺杂LiNi02的合成及表征为了改善其晶体结构和循环过程中的稳定性，在LiNi02中掺入元素，研究掺杂量对LiNi02晶体结构和电化学性能的影响。实验结果表

3、明，在LiNi0,75C002502在3．oo～4．50V电压范围内，当充放电电流为lmA／g时，首次放电容量为183．6mAh／g，经过50次循环后，放电容量为152．6mAb．／g。这些结果显示LiNi0．75Coo．2502是很有希望的锂离子正极材料。3．多元素掺杂LiNi02的研究在co元素掺杂的LiNi。C01．xOz基础上，研究了在LiNi。C01．x02中进一步掺入其它元素M(M=Al、Mg、Mn和矗)．由于多种掺杂离子在LiNi02晶格中所起的协同作用，因而改善了材料的综合性能。关键词：锂离子电池，正极

4、材料，LiNi02，溶胶一凝胶法，掺杂andelectrochemicalpropertiesofLiNi02．ExperimentalresultsshowedthatthefirstdischargecapacityofLiNi0．75C00．2502is183．6mAh／gatthecurrentof1mA／gvoltagebetween3．004．50V；after50cycles．itsdischargecapacityis152．6mAh／g．theseresultsshowthatithasgoodele

5、ctrochemicalpropertiespromisesahopefulcathodematerialforlithium-ionbattery．3studyonthesynthesispropertiesofLiNi02dopedwithmulti-elementsOnthebasisofLiNixCoi．。02，otherelementsM(M=AI，Mg，MnorTi)werefurtherdopedinLiNixCoi．x02．theionsofmulti—elementdopantsexertcooper

6、ativeeffectsonthecrystalstructureofLiNi02andimprovethecomprehensireperformanceofLiNi02．Keywords：lithium·ionbakeries，cathodematerials，LiNi02，sol-gelmethod，doping武汉理工大学硕士学位论文1．1引言第一章绪论能源、材料和信息是人类社会生存与发展的三大支柱，其中能源与人类社会的生存与发展密切相关。人类社会要实现可持续发展战略，必须发展新材料和新能源技术．保护自然环境与

7、自然资源随着电子技术的不断发展，电子电器不断向着小型化轻量化和高性能的方向快速发展。半导体技术的大规模集成电路的集成度不断提高，尤其是移动通讯、笔记本电脑、摄像机、等便携式电子设备的应用，以及全世界天然能源的不断缺乏和环境保护的呼声愈来愈高。传统的铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池等，因能量密度较低，环境污染等问题己不能很好地满足市场的需求。人们对电池的小型化、轻型化、高功率、高能量、长循环寿命和环境友好程度，提出了越来越高的要求。而可持续发展是人类共同的愿望和奋斗目标。为了实现可持续发展，保护人类的自然环境和自然资源是人类

8、进入2l世纪所面临的重要任务。人们对环境意识的不断增强。对环境友好、性能更高的绿色电池的希望越来越迫切，促使人们开发出新型的绿色电源——锂离子电池。1．2锂电池的工作原理与特性锂离子电池实质上是一个锂离子浓差电池：充电时，锂离子从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格，正极处于贫镪态；放电时，锂离子从负极脱出并插入正极，正极处于富锂态。下