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时间:2019-02-28
《二元离子掺杂尖晶石锂锰氧正极材料研究》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、浙江犬学硕}:学位论文摘要由于资源丰富、价格便宣、易制备、环境友好等优点,尖晶石LiMn204成为锂离子二次电池中最有希望的正极材料之一。然而在高压充放电条件下。由于电极中锰的溶解和Jahn-Telter效应的影响,造成LiMn204容量的迅速衰减,成为尖晶石LiMn204商业化的一个最大障碍,也成为尖晶石LiMn204研究的热点。本文在国内外对LiMn204研究的基础上,以Li2C03与EMD为原料通过高温固相反应割备了结晶良好的LiMn204,井对其进行了二元盒属胁同掺杂改性研究。研究发现,采用分段升温,在750℃
2、下保温20小对,并进行二次热处理能够合成结晶良好的尖晶石LiMn204,并具有120mAh·g。1左右的质量比容量。并在此基础上对尖品石LiMn204进行了LI、Ni离子的掺杂改性。O.05比例掺杂的Lil05MnI9504、LiNio05Mnl9504较LiMn204的循环-眭能得到一定程度的提高,但是在充放电平台以及电极极化方面还不是很理想。由于国内外对稀士掺杂改性的研究都比较少,同时为了探索二元金属离子掺杂对尖晶石改性的机理,本文重点研究了Li/稀土金属以及Li/Ni等比例共掺杂对尖晶石“Mn204结构以及电化学
3、方面的影响。试验结果表明,Li/稀土金属离子掺杂的尖品石Li.Mn一0的循环稳定性较未掺杂的尖晶石得到明显提高,尤其在o5C快速充放电条件下的高温性能更是得到了很大改善。其中,Li[LioolNdo01]Mnl9804首次放电容量为111mAh菩1,在O.5c倍率下,经过50个循环,容量为108mAh茁1,容量保持为97%。结构分析表明,稀土金属的掺杂在一定程度上增大了晶胞参数,扩展了锂离子脱嵌的通道,荠起到稳定材料骨架的作用。并从晶体场的理论角度出发,解释了稀土金属离子I可以提高材料电化学性能的原因。由于稀土金属离子
4、半径与Mn离子半径相差较大,在掺杂时比较难形成较好的固溶体,当掺杂比例较高时容易生成杂质,在以上研究的基础上,采用Li/Ni协同掺杂,取得了非常理想的结果。其中以O.05比铡掺杂的Lil。sNioosMnl904具有完好的尖晶石结构和最好的电化学性能。、电化学性能测试结果表明,LiI05Nio05Mnl904较未掺杂尖晶石LiMn204初始放电容量降低,循环性能得到明显提高。在55℃以O.5C的充放电速率条件下,首次放电101.6mAh.g~,经过50次循环,容量保持为首次的93%。对尖晶石Hl05Nio05Mnl90
5、4在脱锂过程中结构的变化进行了离位XRD研究,发现通过“、Ni的协同掺杂,不但能够有效减小充电前期(O.4q<1)的晶格参数的变化,而且能明显减小充电后期(o,1q如.41品格参数的变化,榔错4新榻鹋产生。从而稳定了充电过程中材料的结构,改善了材料的循环性能与高温性能。额}工大学硕士学位论文射关键词:锂离子电池;正极材料:固相反应;Lil05Ni9.osMrii904;非原位x射线衔浙旺大学硕士学位论文AbstractSpinelLiMn204hasbecomeoneofthemostpromisingcathodem
6、aterialsofLi—ionbatteriesbecauseofitsadvantagessuchassollrceabundance,lowprice,easypreparationandenvironmentalfriendliness,However,LiMn204undergoesrapidcapacityfadeathighchargeanddischargevoltageduetotheJahn,TellereffectandMn2+dissolution,whichbecomesoneofthebig
7、gestobstacleforthecommercializationofthespinelLiMn204andalsoaresearchhottopicatpresent.Inthepresentwork,well—crystallizedLiMn204waspreparedbyahightemperaturesolidphasereactionusingLi2C03andEMDasrawmaterialsandmodificationonLiMn204byCO—dopingoftwokindsofmetalions
8、wasalsocarriedoutonthebasisoftheresearchathomeandabroadIt"WaSfoundthatwell—crystallizedLiMn204preparedbytWO—stagetemperatureelevationshowsacapacityof120mAhg-1,andtheL
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