共沉淀法制备特殊形貌的高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

题名	共沉淀法制备特殊形貌的高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4
作者	耿珊
导师	李世友
答辩日期	2017
学位名称	硕士
关键词	锂离子电池正极材料纳微结构中空结构镍锰酸锂
摘要	经过多年的发展,锂离子电池因具有能量密度大、储能时间长、无记忆效应和环境友好等优势成为当今应用最为广泛的储能设备。但随着社会的进一步发展,电动汽车对锂离子电池的功率性能提出了更高的要求。一些大型设备供电系统急需一些高功率、高能量密度的锂离子电池。正极材料是决定锂离子电池电化学性能的关键因素。因此急需寻找一种适合高功率设备工作的正极材料。尖晶石正极材料Li Ni0.5Mn1.5O4的电压平台为4.7 V,满足高功率的要求。然而目前市场上Li Ni0.5Mn1.5O4多为纳米级别,容易遭到电解液的侵蚀,引起容量衰减。另外,材料制备过程中的煅烧温度会影响材料晶型生长,进而影响材料的电化学性能。研究发现,纳微球形和中空纳微结构的Li Ni0.5Mn1.5O4具有稳定的球形结构,减少了电极与电解液接触,改善了材料的电化学性能。本文采用共沉淀方法成功制备出纳微结构的Li Ni0.5Mn1.5O4材料,并探究了焙烧温度对电池电化学性能的影响,并优化出沉淀剂的最佳配比,实现了壁厚可调的中空纳微结构Li Ni0.5Mn1.5O4正极材料的制备。研究表明,共沉淀方法简便易行,所制材料颗粒分布均匀,易制得球形结构,更易制备出纳微结构的材料。本文结合共沉淀方法,探究了三个焙烧温度对正极材料Li Ni0.5Mn1.5O4形貌及电化学性能的影响。通过对比发现,LNMO800具有规整的球形形貌、较优异的倍率性能,这归因于共沉淀方法和合适的焙烧温度。制备的Li Ni0.5Mn1.5O4正极材料LNMO800形成了纳微结构,具有有序的P4332空间群以及良好的结构稳定性。同时沉淀剂的选择和配比对材料的形貌也有一定的影响。本文研究了沉淀剂中Na OH的含量对材料形貌及电化学性能的影响。通过改变Na OH和Na2CO3的摩尔比制备出壁厚可调的中空结构Li Ni0.5Mn1.5O4。分析发现,当沉淀剂中Na2CO3和Na OH的摩尔比小于8时,材料在焙烧过程中容易发生团聚。随着Na OH加入量的增加,中空结构Li Ni0.5Mn1.5O4的壁厚变薄,表面孔隙变大。这是由于球形前驱体颗粒尺寸变小,有效缩短了内外原子的自由程,促进了柯肯德尔效应的发生。电化学测试发现,当沉淀剂中Na2CO3和Na OH的摩尔比为10:1时（LNMO-C）,表现出最佳的电化学性能。LNMO-C在0.2 C下放电比容量为120 m Ah g-1,当倍率增加至6 C时的放电比容量为倍率为0.2 C时的81.42%。
页数	56
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TQ131.11;TM912
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92894
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	耿珊. 共沉淀法制备特殊形貌的高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4[D],2017.