锂电硕士-中期报告-2015.11.28.ppt

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1、锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及改性研究汇报学生：赵阳指导老师：曹晓雨教授13245LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究背景LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备工艺优化Br-掺杂LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的改性研究AlCl3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的改性研究本课题的实验条件及进度安排汇报提纲3LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究背景背景介绍工作原理研究进展1321.背景介绍图1-1全球各行业二氧化碳排放能源是人类社会生存与发展的基石。

2、当前，以煤、石油、天然气为代表的三大传统化石类能源密切影响着人类社会的农、林、工、交通等行业，与人类生活息息相关。然而，随着经济与科学技术的不断发展，人类对能源的需求量也与日俱增。煤、石油、天然气等不可再生能源的大量使用，对地球已经造成了严重的环境污染。具体以二氧化碳排放为例，根据英国石油公司（BP）的研究报道，在展望期内（2035年），能源消耗产生的全球二氧化碳排放量将增加25%（年均1%）。图1-2美国加州Tehachapi地区风力发电随时间的能量变化曲线因此，调整现有的能源结构体系，逐步发展“清洁、安全、可持续再

3、生”的新能源已经引起各国政府、科研机构、民间组织等群体的关注。新能源也称可再生能源，主要包含太阳能、海洋潮汐能、风能、地热能等，而这些能源存在的最大问题是其不连续性以及地域的局限性等。具体以风能为例，YangZhenguo报道了在美国加州Tehachapi地区，由于每天不同时刻风力大小不同，导致了风力发电的峰值也不尽相同：高的时候可以达到千兆瓦级别，低的时候甚至没有电力输出。因此，这些新能源的合理利用，必须依靠一种有效的储能形式来实现。具体以太阳能来说明问题，在白天光照充足时候，太阳能一方面直接发电供用户使用，另一方面

4、由储能设备把富余的太阳能以化学能、生物能等形式储存起来；待到晚上没有光照时候，储能设备再把“太阳能”以化学能形式转换成电能形式供用户使用。当前，化学电源是一种相对价格较低，效率较高、方便快捷，最具发展潜力的储能设备。传统化学电源如铅酸电池和镍-镉电池有很多优势，但这类电池所使用的电极材料，如铅、镉等有毒金属，对人体健康有一定危害性，从而限制了其应用和发展。锂离子电池技术不断发展，以其工作电压高、体积小、方便携带、能量密度高、循环性能优良、安全无污染等优点，成为可替代传统铅酸电池和镍-镉电池的最有力候选者，得到了广泛的研

5、究和应用。2.工作原理实质是：浓差电池充电时：Li+从正极脱出经过电解液、隔膜进入负极，负极处于富锂态。放电时：Li+从负极脱嵌经过电解液、隔膜进入正极，正极处于富锂态。3.研究进展本文以探索LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的最佳合成条件为基础、以提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的电子电导率、改善材料的电化学性能为目标。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备工艺优化制备流程的优化煅烧温度的影响煅烧时间的影响1321.制备流程的优化以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为正极材料

6、的锂离子电池具有众多优势，已经逐渐批量地使用于3C类产品中。目前，关于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2合成方法的报道，常见的是共沉淀法和溶胶凝胶法。作为传统的合成方法，共沉淀法有一定的优势，其合成工艺易于控制，容易实现工业化生产；但缺点也尤为明显：产品设备成本较高，需要长时间的共沉反应，能量损耗大。而溶胶凝胶法作为实验室常用的研究方法之一，在合成过程中原料充分混匀，抑制了晶体颗粒变大，且合成的材料的颗粒大小分布均匀。然而，以乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰为原料，以柠檬酸为络合剂，通过溶胶-凝胶法制备LiNi1/3

7、Co1/3Mn1/3O2正极材料的工艺也存在一定的缺点：实验重复性较差、反应时间过长等。因此，本章中，我们将对传统的溶胶-凝胶法工艺进行优化，以一种更加高效的溶胶-凝胶法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具体制备步骤如下：（1）以CH3COOLi•2H2O作为锂源，Ni(CH3COO)2•4H2O作为镍源，C4H6CoO4•4H2O作为钴源，C4H6MnO4•4H2O作为锰源，C6H8O7•H2O作为络合剂，按照摩尔比为3.15:1:1:1的比例分别精确称取各个反

8、应物(过量的锂用来弥补在高温煅烧过程中锂的挥发损失)，然后置于玛瑙研钵中，在红外灯下研磨充分后转移至100mL烧杯中，加入30mL二次蒸馏水，超声处理30min；称取一定量的柠檬酸于100mL烧杯中，加入适量二次蒸馏水，适当超声振荡，使之形成饱和柠檬酸溶液；（2）以一定的滴加方式滴加溶液，使混合溶液在80oC下恒温加热搅拌，最终形