锂离子电池正极三元材料产业化工艺研究

《锂离子电池正极三元材料产业化工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、锂离子电池正极三元材料产业化工艺研究Studyonindustrializationprocessofternarycathodematerialforlithiumionbatteries领域：化学工程研究生：蔡少伟指导教师：单忠强教授企业导师：樊勇利高工（研究员级）天津大学化工学院二零一四年九月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或

2、证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：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天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要锂离子电池

3、是人类应对能源危机最重要的手段之一，正极材料作为锂电池重要的组成部分，其性能好坏直接影响电池的各项性能。开发高性能、低成本的新型正极材料一直是锂离子电池的研究方向。作为锂离子电池正极材料，层状三元镍钴锰酸锂具有比容量高、循环性能好，成本低、安全性好等优点，被认为是最具开发应用前景、实现替代LiCoO2电极材料的新型正极材料之一，目前该材料已经逐步走向市场，应用领域不断扩大，尤其是在电动汽车（EV）和混合电动汽车领域（HEV），也具有相当大的发展空间。本文采用共沉淀法作为层状镍钴锰酸锂的合成方法，通过液相

4、共沉淀方法制备前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2，通过高温固相反应制备三元正极材料LiNil/3Co1/3Mnl/3O2。以LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正极材料为研究对象，系统研究了不同合成工艺对目标材料物化性能及电性能的影响，主要通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析、热重差热(TG-DTA)分析、恒电流充放电测试等方法分别对产品形貌、晶体结构和电化学性能进行表征和测试。在采用液相共沉淀方法制备Nil/3Co1/3Mnl/3(OH)2前驱体过程中，本论文着重研

5、究了pH值、金属离子浓度、沉淀剂浓度、络合剂浓度对前驱体的影响。-1实验结论证明，将反应溶液的pH值控制在10.5左右，金属离子浓度2mol·L，-1-1沉淀剂浓度为4mol·L，络合剂浓度为3mol·L，此时的Nil/3Co1/3Mnl/3(OH)2前驱体颗粒粒径整体分布窄，形貌类似球体。在采用高温固相法制备LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正极材料过程中，本论文着重研究了固相反应温度、固相反应时间，以及不同Li/(Ni+Co+Mn)摩尔配比对产物的影响。实验结论证明，Li/M(Ni+Co+Mn)

6、=1.05/1，高温烧结900℃恒温12h，得到三元层状正极材料LiNil/3Co1/3Mnl/3O2。充放电电压区间为4.3~2.75V，倍-1率为0.2C，首次放电比容量为154.50mAh·g，容量保持率高，经过20次循环后容量保持率为92.91%。关键词：锂离子电池；正极材料；LiNil/3Co1/3Mnl/3O2；氢氧化物共沉淀法；高温固相反应ABSTRACTLIB(lithiumionbattery)isoneofthemostimportantmethodstosolvetheproble

7、mofenergysources.AsanimportantpartofLIB,theperformanceofcathodematerialmayaffecttheperformanceofLIB.Theresearchingforthenewkindofcathodematerialwithhighperformanceandlowcostisalwaysthepurposeoflithium-ionbattery.AsacathodematerialforLIB,layeredthreeeleme

8、ntmaterialLiNil/3Co1/3Mnl/3O2providesattractiveadvantagesincludinglargereversiblecapacity,bettercycleperformance,excellentsafetyandlowcost.ThiskindofmaterialisregardedasthemostpromisingandnewcathodematerialtosubstituteLiCo