锂离子电池高电压正极材料及负极表面钝化膜研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨小成 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈立桅 ; 卢威 |
| 关键词 | 锂离子电池，LiNi0.5Mn1.5O4正极材料，固态电解质中间相，原子力显微镜力谱，成膜添加剂 |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 中文摘要 | 该论文主要包含两部分关于锂离子电池的工作：（1）设计并优化膜分散-共沉淀法制备高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4；（2）原子力显微镜（AFM）技术对MnO负极表面固态电解质中间相（SEI）的结构和机械性质进行表征研究。 将膜分散技术运用到共沉淀反应体系中可以实现快速制备具有高反应活性的镍锰共沉淀复合物前驱体。借助TG-DTA、XRD、SEM、FT-IR以及电池性能测试等表征技术，考察了前驱体制备和高温固相反应中的各个因素，利用正交实验设计对整体工艺进行条件优选。氢氧化物前驱体可以有助于低温烧结，碳酸盐的良好二次颗粒球形形貌可以调控烧结产物的颗粒形貌；加入氨水作螯合剂制备的氢氧化物前驱体能够减少杂质相；热处理共沉淀产物得到的镍锰氧化物也可以作为前驱体使用。对前驱体与锂盐混合粉体压片处理可以减少固相反应中传质距离，提高热效率；较高温度烧结可以得到较好结晶性能的大颗粒产物；600oC退火处理可以使正极材料空间群发生转变。制得正极材料充放电平台在4.7V左右，1C倍率放电比容量约100mAh/g，300次循环容量保留87%。 第一次建立了定量研究负极表面SEI结构和机械性质的AFM力谱分析方法和数据分析模型。利用AFM成像和力谱分析方法研究了过渡金属金属氧化物MnO在首次充放电过程中不同截止电位下生成SEI形貌、结构和机械性质，发现SEI厚度和模量分布非常不均匀。放电到高电位阶段，主要生成少量薄且硬的单层膜结构，低电位阶段生成大量厚且软的双层膜结构；充电时，大量SEI成分分解。加入碳酸亚乙烯酯（VC）和二草酸硼酸锂（LiBOB）两种成膜添加剂改善SEI性能，利用AFM技术对生成的SEI进行测试分析。数据统计显示VC可以改善SEI的均匀性，但无法抑制充电时的分解；而LiBOB虽然大大减少了放电时SEI的生成量，但也可以避免其在充电时的消失；将VC与LiBOB搭配使用可以兼顾两者作用，改善SEI厚度和模量的不均匀分布，并提高充放电过程中的稳定性。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://58.210.77.100/handle/332007/729]  |
| 专题 | 苏州纳米技术与纳米仿生研究所_纳米研究国际实验室_陈立桅团队 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨小成. 锂离子电池高电压正极材料及负极表面钝化膜研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
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