锂离子电池正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2的碳酸盐共沉淀方法制备及其电化学性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张瑶 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-06-26 |
| 授予单位 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 |
| 授予地点 | 上海微系统与信息技术研究所 |
| 导师 | 夏保佳 |
| 关键词 | 碳酸盐共沉淀 锂离子电池 正极材料 LiNixCoyMn1-x-yO2 制备 性能 |
| 其他题名 | Synthesis of LiNixCoyMn1-x-yO2 cathode material by carbonate co-precipitation method and its characterization |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | 锂钴氧的替代材料均存在明显的缺陷，进一步开发价格低廉且具有LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4四者优点的正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2具有很大的商业应用潜力。本文采用碳酸盐共沉淀－高温固相烧结两段工艺，制备了两种具有六方层状结构的LiNixCoyMn1-x-yO2。通过多种物理及化学测试手段，研究其反应机理、测试了晶体结构和电化学性能，并对之进行了初步的改性。 用氢氧化物共沉淀法合成该材料的过程中，Mn2+不仅仅以Mn(OH)2单相的形式存在，随着溶液pH值的升高，部分Mn2+会被氧化成Mn3+或者Mn4+，以MnOOH或者MnOx的形式沉淀出来，这直接影响了最终产物的电化学性能，也是产业化生产质量不稳定的一个重要原因。而用碳酸盐共沉淀法制备，前驱体全部以碱式碳酸盐的形式存在，反应易于控制，并且合成的前驱体的粒度较小，合成的最终产物具有的放电容量高于氢氧化物共沉淀法。 前躯体合成过程中，pH值大于9，生成的部分碱式碳酸盐沉淀会逐渐转化为氢氧化物沉淀；溶液pH值小于8，Mn含量会急剧减少。最佳的合pH值范围是8~9。 论文中以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的合成过程为例分析了该材料的合成机理。碱式碳酸盐前驱体和Li2CO3球磨后混合物料的差热分析（DTA）曲线、不同温度下焙烧样品的SEM照片和高温准原位X－射线衍射（XRD）图谱均表明，生成LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的过程是一个固－固反应，得到层状结构的最佳合成温度为900℃。循环伏安曲线显示LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Li电池在2.8-4.4V之间只出现了一对氧化－还原峰，这对峰对应的是Ni2+/Ni4+的氧化还原反应，说明在上述电位区间内该材料没有发生类似LiCoO2的相变。 在预处理前驱体及优化了锂源和锂量的条件下，在2.8~4.3V充放电区间，0.2c充放电倍率下，材料的首次充放电容量分别达到210.3mAh/g和179.8mAh/g，首次充放电效率为83%。 为降低生产成本，本文研究了LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2，同样通过碳酸盐共沉淀-高温固相方法制备。在2.8~4.3V充放电区间，0.2C电流下，LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的首次充放电容量分别为172.7mAh/g和152.1mAh/g，首次充放电效率为88.1%，放电平台在3.75V左右，循环50次后，仍保持在136mAh/g。在0.2C电流下，当充电截止电压从4.3V提升至4.5V时，首次放电比容量从150mAh/g上升至169mAh/g。50次循环后分别为首次放电容量的91.3％和88.2％。 为了提高LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的振实密度，用添加剂A。使用后，材料的振实密度由1.61 g/cm3增至2.05g/cm3。 综合考虑环境、成本和安全性，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2和LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2均是有希望取代LiCoO2的材料。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-06 |
| 页码 | 77 |
| 源URL | [http://ir.sim.ac.cn/handle/331004/83479]  |
| 专题 | 上海微系统与信息技术研究所_微系统、冶金所学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张瑶. 锂离子电池正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2的碳酸盐共沉淀方法制备及其电化学性能研究[D]. 上海微系统与信息技术研究所. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。