锂离子电池正极材料lini1-x-ycoxmeyo2的制备与研究

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1、国内图书分类号:TM912.2国际图书分类号:541.136工程硕士学位论文锂离子电池正极材料LiNi1-x-yCoxMeyO2的制备与研究硕士研究生：李丹导师：尹鸽平教授副导师：王景川教授申请学位：工程硕士学科、专业：化学工程所在单位：江苏双登集团有限公司答辩日期：2007年1月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TM912.2U.D.C.:541.136DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringPREPARATIONANDSTUDIESONTHELiNi1-x-yCoxMeyO2CATHODEMATER

2、IALOFLITHIUMBATTERYCandidate：LiDanSupervisor：prof.YinGePingAssociateSupervisor：prof.WangJingchuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ChemicalEngineeringAffiliation：JiangsuShuangdengGroupCo.,LtdDateofDefence：January,2007Degree-Conferring-InstitutioHarbinInstituteofTechnolo

3、gy哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要锂离子电池由于性能优越得到了广泛应用，然而金属钴价格昂贵，使得锂离子电池正极材料LiCoO2成本较高，阻碍了锂离子电池的进一步发展。为了减小锂离子电池正极材料的成本同时又不降低其电化学性能，本论文合3+成了LiNixCo1-xO2。为了进一步优化该材料的性能，对其进行了Al掺杂。此外，对正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的合成条件和材料性能也进行了初步研究。采用共沉淀法制备了不同Ni、Co比例的层状正极材料LiNi0.8Co0.2O2和LiNi0.7Co0.3O2，对两种材料进行了XRD及电化学性能测试。通过XRD分析发现，随着

4、Co含量增加，晶胞体积变小，晶体结构稳定性增加。电化学性能测试表明，Co含量从0.2增加到0.3，首次放电比容量从182.6mAh/g减小到180.1mAh/g，即随Co含量的增加，放电容量有下降趋势；而经过10次循环之后，与各自首次放电容量相比，容量保持率由Co含量为0.2时的92.1%增加到Co含量为0.3时的92.8%。随Co含量的增加，材料的晶型结构较好，循环性能有所提高。采用共沉淀法制备了LiNi0.7Co0.25Al0.05O2和LiNi0.7Co0.20Al0.10O2，并通过XRD、充放电性能和循环伏安等测试考察了不同Al掺杂量对材料LiNi0.7Co0.3

5、O2的结构及电化学性能的影响。结果显示，掺杂摩尔百分比为0.05%和0.1%时的首次放电容量可达178.1mAh/g与167.2mAh/g，10次循环后，材料的容量保持率分别达到98.6%和97.7%。虽然掺杂后的首次容量有所降低，但是循环稳定性有较大提高。对不同温度下合成的正极材料LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2的XRD分析及电化学性能测试结果表明，温度为850℃高温煅烧9h制得的材料有明显的层状结构。不同温度制得的三种材料的初始容量均在150mAh/g左右，而850℃煅烧得到的材料具有较好的容量保持率，循环50次后容量仍然保持在140mAh/g。采用共沉淀法制备了

6、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2，XRD测试结果表明，LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2中阳离子排列有序度较高，层状结构明显；SEM测试结果表明，正极材料LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2结晶粒径较均匀；充放电测试结果表明，与LiNi0.7Co0.3O2相比，尽管LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2的初始放电容量较低，但是循环稳定性明显优于LiNi0.7Co0.3O2，50次循环后容量保持3+率由77.1%增至89.03%；循环伏安测试结果表明，Co/Co峰位正移，有效-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文地提高了材料的安全性和循环稳定

7、性。关键词锂离子电池；正极材料；LiNixCo1-xO2；LiNi1-x-yCoxMnyO2；掺杂改性-II-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractLithiumionbatterieshavebeenwidelyusedaspowersourcesforelectronicdevicesduetotheiroutstandingperformance.Muchresearchhasbeenmadetofurtherimprovetheelectrochemicalperformancetomeetthei