LiNi1-x-yCOxAlyO2正极材料的制备及电化学性能研究

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1、学校代号10532学号S151301166分类号TM912密级公开硕士学位论文LiNi1-x-yCoxAlyO2正极材料的制备及电化学性能研究学位申请人姓名田凌云培养单位材料科学与工程学院导师姓名及职称梁逵教授学科专业材料科学与工程研究方向先进炭材料及复合材料论文提交日期2018年5月25日学校代号：10532学号：S151301166密级：公开湖南大学硕士学位论文LiNi1-x-yCoxAlyO2正极材料的制备及电化学性能研究学位申请人姓名：田凌云导师姓名及职称：梁逵教授培养单位：材料科学与工程学院专业名称：材料科学与工程论文提交日期：2018

2、年5月25日论文答辩日期：2018年5月30日答辩委员会主席：彭平教授PreparationandelectrochemicalperformanceofLiNi1-x-yCoxAlyO2cathodematerialsforlithiumionbatteriesbyTIANLingyunB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofScienceinMaterialsscienceandEn

3、gineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLiangKuiMay,2018硕士学位论文湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使

4、用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书。2．不保密□。(请在以上相应方框内打”√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备及电化学性能研究摘要近年来，随着市场对各类新型能源的需求日益增大以及新能源电动汽车的兴起，电化学储能材料材料受到了广泛

5、关注，其中富镍系正极材料LiNi1-x-yCoxAlyO2被认为是较为理想的正极材料之一，因为该材料具有较高的放电比容量、较好的倍率性能以及成本较低等优势。但该材料仍然面对一些问题，如：首次循环容量的损失，循环稳定性、安全性以及储存性能还需改进。因此本论文将会探索LiNi1-x-yCoxAlyO2的x,y的合适配比，优化与讨论合成工艺以及包覆较好的基础样品，以此来改善该材料的不足。本论文采用络合共沉淀-固相烧结法制备LiNi1-x-yCoxAlyO2正极材料。这种方法能够使前驱体的有效组分达到分子甚至原子级别的均匀混合，且设备简单，操作容易。首先

6、论文通过对比不同的x,y值制备出的样品电化学性能，选择出x=0.15，y=0.05为最优配比，即：LiNi0.80Co0.15Al0.05O2（记为：NCA）。其次，由于在采用共沉淀法制备前驱体时，铝源的加入方式尤为重要，因此尝试采用三种不同的方式加入Al(NO3)3·9H2O，并制备NCA，在对比样品的振实密度以及电化学性能后得出：先将铝源生成NaAlO2再进行共沉淀的制备方法以及在锂化前加入铝源的制备方法，制得样品性能较好。因此对这两种方式做了进一步的讨论，比较了不同铝源（Al(NO3)3·9H2O、Al2(SO4)3·18H2O与Al(OH

7、)3）对样品电化学性能的影响，得出先将铝源生成NaAlO2再进行共沉淀的制备方法最合适的铝源为Al(OH)3，而在锂化前加入铝源的制备方法最合适的铝源为Al2(SO4)3·18H2O。NCA进行了Li2Si2O5包覆，Li2Si2O5具有较高的离子导电率和电子导电率,+有助于Li与电子的扩散。通过比较NCA与不同包覆量样品的电化学性能可得，包覆后样品在0.1C倍率下的首次放电容量无明显变化，但在1C倍率下循环50次后，3wt%Li2Si2O5包覆量的样品保持率可达到93.6%，明显高于未包覆NCA-1的87.1%，且包覆后样品在5C倍率下，放电比

8、容量可达到150mAh·g。采用Li2Si2O5材料包覆后，NCA的电化学性能得到了改善。NCA进行Co3O4包覆，能够减少NCA表面残