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锂离子电池正极材料层状LiMnO_2及LiMn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2合成及电化学性能研究
中文名称: 锂离子电池正极材料层状LiMnO_2及LiMn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2合成及电化学性能研究
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论文编号: 3101605收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Study on Preparation and Electrochemical Performance of LiMnO_2 and LiMn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2 Cathode Materials as Lithium Ion Batteries
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 冶金物理化学
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 锂离子电池 正极材料 层状LiMnO_2 晶格层错 掺杂改性
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论文摘要: 随着便携式用电器具的普及和电动汽车的发展,开发廉价、高性能、安全性锂二次电池(略)池工业发展的重心.层状锰系锂离子电池正极材料正符合此背景要求.因此本论文以锰系锂离子电池正极材料层状锰酸锂和层状LiNi_(1/3)Co_(1/(略)1/3)O_2为研究目标,较系统地研究了合成工艺、材料改性、结构表征,电化学性能以及电极动力学性能. 以离子交换法合成单斜型LiMnO_2和低温固相法合成锰酸锂.XRD测试结果表明,低热反应合成样品的物相结构为富锂尖晶石Li_(略)_⒓.电化学性能测试结果表明:单斜型LiMnO_2和尖晶石Li_4Mn_5O_⒓二种材料均因相结构不稳定,容量衰减较快.以LiOH·H_2O和Mn_2O_3为原料、在N_2保护气流下、采用(略)相法制备层状锰酸锂.通过TG-DTA热分析技术探讨了合成层状LiMnO_2的反应机理,XRD、SEM、BET等测试手段系统研究了焙烧温度、时间、球磨条件、锂锰配比等对合成o-LiMnO_2物理性能的影响.研究o-LiMnO_2(110)晶面峰半高(略))变化发现:随着反应温度升高,层状LiMnO_2晶体的...
With the popularization of el(omitted)nsils and electric vehicles, the industry of lithium ion batteries focus on li(omitted)ndary batteries which show cheap, high property, and safety. The positive materials of layered manganese sys(omitted)lified. They were studied that synthesis technique, modification of materials, structure characterization, el(omitted)cal properties, and electrode kinetics behaviors of layered LiMnO_2 and layered (omitted)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2 materials in this work. Prep...
目录:
摘要第4-6页
ABSTRACT第6-8页
目录第9-14页
第1章 文献综述第14-38页
  ·前言第14-15页
  ·锂离子电池的发展第15-16页
  ·锂离子电池的工作原理及特点第16-18页
    ·锂离子电池的工作原理第16-17页
    ·锂离子电池的工作特点第17-18页
  ·锂离子电池正极材料研究现状第18-36页
    ·锂离子电池正极材料应具有的性能第19-20页
    ·锂钴氧正极材料第20-21页
    ·锂镍氧正极材料第21-23页
    ·尖晶石锂锰氧正极材料第23-26页
    ·层状锂锰氧正极材料第26-32页
      ·LiMnO_2正极材料的类型和结构第26-27页
      ·层状LiMnO_2的制备方法第27-30页
      ·层状LiMnO_2的掺杂改性第30-32页
    ·层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料第32-35页
    ·磷酸亚铁锂正极材料第35-36页
    ·其他正极材料第36页
      ·钒氧基化合物正极材料第36页
      ·聚合物正极材料第36页
  ·本课题选题思路和研究内容第36-38页
第2章 离子交换和低热反应法制备锰酸锂第38-51页
  ·引言第38页
  ·离子交换法制备层状锰酸锂第38-40页
    ·材料制备第38-39页
    ·实验方法第39-40页
      ·X射线衍射(XRD)分析第39页
      ·扫描电镜(SEM)分析第39页
      ·扣式电池装配第39页
      ·电池充放电测试第39页
      ·DSC-TGA(示差扫描量热-热重同步分析)测试第39页
      ·循环伏安测试第39-40页
  ·合成样品的性能第40-42页
    ·反应时间对样品物相结构的影响第40页
    ·合成样品的SEM结果第40-41页
    ·样品的电化学性能第41-42页
  ·低热反应制备锰酸锂第42-43页
  ·前驱体的XRD分析和热分析第43-44页
  ·合成样品的性能第44-49页
    ·焙烧温度和焙烧方式对产物物理性能的影响第44-46页
    ·SEM形貌分析第46页
    ·电化学性能第46-49页
  ·本章小结第49-51页
第3章 固相反应合成层状锰酸锂第51-68页
  ·引言第51页
  ·实验第51-52页
    ·材料制备第51-52页
    ·实验方法第52页
      ·TG-DTA测试第52页
      ·晶胞参数测定第52页
      ·粒度及比表面积测定第52页
  ·热分析第52-54页
  ·合成条件对层状LiMnO_2材料物理性能的影响第54-66页
    ·焙烧温度对层状LiMnO_2物相结构的影响第54-56页
    ·焙烧时间对层状LiMnO_2物相结构的影响第56-57页
    ·o-LiMnO2 晶型缺陷或层错率变化机理分析第57-60页
    ·锰锂配比对层状LiMnO_2物相结构的影响第60页
    ·球磨对层状LiMnO_2物相结构的影响第60-61页
    ·层状LiMnO_2粒径分析第61-63页
    ·球磨对层状LiMnO_2形貌的影响第63-65页
    ·反应时间对层状LiMnO_2形貌的影响第65-66页
  ·本章小结第66-68页
第4章 层状锰酸锂的电化学性能第68-97页
  ·引言第68页
  ·实验第68-69页
    ·材料制备第68-69页
    ·实验方法第69页
      ·高温循环性能测定第69页
      ·交流阻抗测试(EIS)第69页
  ·不同合成条件对层状LiMnO_2电化学性能的影响第69-75页
    ·合成温度对o-LiMnO_2 电化学性能的影响第69-71页
    ·LiMnO_2插锂电位分析第71-72页
    ·不同锂锰配比对层状LiMnO_2电化学性能的影响第72-73页
    ·球磨时间对层状LiMnO_2电化学性能的影响第73-74页
    ·不同合成时间对层状LiMnO_2电化学性能的影响第74-75页
  ·层状LiMnO_2的结构性能对其电化学性能的影响第75-81页
    ·LiMnO_2结构变化机理第75-78页
    ·层状LiMnO_2晶型缺陷或层错率变化与电化学性能的关系第78-81页
    ·正极片活性物质XRD分析第81页
  ·不同设限电压对层状LiMnO_2电化学稳定性能的影响第81-82页
  ·层状LiMnO_2耐过充性能分析第82-84页
  ·层状LiMnO_2高温循环性能第84-85页
  ·最佳工艺条件制备层状LiMnO_2的电化学性能第85-86页
  ·锂离子在层状锰酸锂正极材料中界面过程研究第86-96页
    ·LiMnO_2中锂离子的脱/嵌迁移机制分析第86-89页
    ·等效电路建立及交流阻抗数学模型第89-90页
    ·层状LiMnO_2电极等效电路验证第90-96页
      ·嵌锂过程的交流阻抗理论推导第91-94页
      ·嵌锂过程实测交流阻抗拟合第94-96页
  ·本章小结第96-97页
第5章 层状锰酸锂的掺杂改性第97-113页
  ·引言第97页
  ·实验第97-98页
    ·材料制备第97-98页
    ·实验方法第98页
    ·恒电位阶跃测试第98页
  ·Sb掺杂层状LiMnO_2性能的研究第98-101页
    ·XRD分析第98-99页
    ·材料的表面形貌分析第99-100页
    ·LiMn_(1-x)Sb_xO_2材料的电化学性能第100-101页
  ·A1掺杂层状LiMnO_2性能研究第101-108页
    ·Li-Mn-A1-O样品的XRD分析第102-103页
    ·Li-Mn-A1-O样品的SEM第103页
    ·Li-Mn-A1-O样品的电化学性能第103-108页
  ·正极材料中锂离子扩散性能研究第108-112页
    ·恒电位阶跃法测定电极中锂离子扩散系数的基本原理第108-110页
    ·锂离子在层状LiMnO_2电极中的扩散系数测定第110-111页
    ·锂离子在Li-Mn-A1-O电极中的扩散系数测定第111-112页
  ·本章小结第112-113页
第6章 LiNi_(1/3)CO_(1/3)Mn_(1/3)_O_2的制备和电化学性能第113-132页
  ·引言第113页
  ·实验第113-114页
    ·前驱体制备第113-114页
    ·LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料制备第114页
    ·实验方法第114页
      ·电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测试第114页
      ·透射电镜(TEM)测试第114页
  ·液相共沉淀法制备前驱体的工艺及性能第114-121页
    ·反应温度的影响第114-115页
    ·pH值的影响第115-116页
    ·沉淀剂种类的影响第116-120页
      ·沉淀剂浓度的影响第117-118页
      ·成分分析第118页
      ·形貌分析第118-119页
      ·材料首次放电容量第119-120页
    ·前驱体的物相结构分析第120-121页
  ·制备LiNi_(1/3)CO_(1/3)Mn_(1/3)O_2的工艺及性能第121-129页
    ·焙烧制度对合成LiNi_(1/3)CO_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响第121-124页
      ·TG-DTA分析第121-122页
      ·焙烧方式对正极材料物相结构的影响第122页
      ·样品物理形貌、粒径分析第122-123页
      ·焙烧方式对电化学性能的影响第123-124页
    ·预焙烧时间的影响第124-126页
    ·第二段焙烧温度的影响第126-129页
  ·正极材料中锂离子扩散性能研究第129-131页
    ·预焙烧时间对扩散性能的影响第129-130页
    ·焙烧温度对扩散性能的影响第130-131页
  ·本章小结第131-132页
第7章 LiNi_(1/3)CO_(1/3)Mn_(1/3)O_2的掺杂改性第132-147页
  ·引言第132页
  ·实验第132-133页
    ·材料制备第132页
    ·实验方法第132-133页
  ·掺杂元素的选择第133-134页
  ·掺钛材料的性能第134-144页
    ·不同掺钛量合成材料的扩散性能第137-138页
    ·Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)_(0.9)Ti_(0.1)O_2的电化学性能第138-140页
    ·Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)_(0.9)Ti_(0.1)O_2在不同状态下的扩散性能第140页
    ·Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)_(0.9)Ti_(0.1)O_2在不同状态下的交流阻抗第140-142页
    ·Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(0.9)Ti_(0.1)O_2的循环伏安曲线第142-144页
  ·性能比较第144-146页
  ·本章小结第146-147页
第8章 结论第147-150页
参考文献第150-166页
附录第166-168页
致谢第168页
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