亚微米/微米LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备及电化学性能研究

代理获取

页面导航

目录
摘要
著录项
相似文献
相关主题

摘要

电动汽车及混合动力汽车的发展对高性能锂离子电池的要求日益迫切，锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2具有较高的体积比能量及较低的成本，是一种极具发展前景的正极材料，而要将其应用于电动交通工具，则需进一步提高材料的倍率性能，研究其衰减机制进而提高材料的稳定性。
　　本文以静电纺丝法与溶胶凝胶法分别制备了粒径为300nm与1μm的亚微米及微米材料，讨论了制备工艺对材料晶格层状结构的影响机制。结果表明，由于静电纺丝法制备的纤维可以抑制元素在纤维间的扩散并具有较大的比表面积，有利于材料烧结，可以很好地控制材料的粒径并缩减烧结时间至5h，但较大的比表面积加剧了锂盐挥发，因而在制备过程中需要10％的硝酸锂过量。两种方法在最佳条件下制备的亚微米及微米材料在2.8~4.3V电位区间内0.1C下容量分别为166mAh/g与167mAh/g，但在5C的大电流放电时，二者容量分别为130mAh/g与103mAh/g，原因在于锂离子与电子扩散距离不同引起的极化差异；在55℃下，二者的循环稳定性良好，倍率性能相近，5C容量分别为141mAh/g与135mAh/g，原因在于高温提高了锂离子迁移速率。然而，在2.5~4.6V电压区间内，亚微米材料由于较大的比表面积与表面活性，发生了显著的性能衰减，在第100次循环时，0.5C容量仅为55mAh/g。
　　为进一步研究材料衰减机理并提高材料高电压区间的稳定性，采用热解法对材料进行了碳、氧化铜及氧化锌的包覆研究。结果表明，以热解法包覆碳，会导致材料在还原性气氛中产生晶格结构破坏，进而丧失活性。以1mass%的氧化铜对微米材料进行包覆，在2.8~4.3V及2.5~4.6V区间内5C容量为98mAh/g及100mAh/g，3mass%材料则降低至65mAh/g及46mAh/g，这是由于氧化铜本身不具有电子及锂离子传导性，加之电子与锂离子传输通道数目减少，材料极化增大，导致材料倍率及高电压性能下降；与之对应的1mass%氧化锌包覆材料在2.8~4.3V及2.5~4.6V区间内5C容量为109mAh/g及131mAh/g，3mass%材料虽然降低至102mAh/g及98mAh/g，但具有比较良好的高压稳定性，这是由于氧化锌本身具有电子导电性，在合适的包覆量下可以减小材料本身电子传导电阻，并使电子与锂离子传输通道分离，在高电压下起到保护材料的作用。以1mass%氧化铜包覆亚微米材料，5C容量下降为101mAh/g，但其高电压稳定性增加，在第100次循环时，0.5C容量为126mAh/g，其原因在于减小材料粒径后，材料本身的极化已经非常小，对材料进行表面改性反而会增大极化，导致倍率性能下降，但包覆层会减弱材料的表面活性，抑制高电压对材料的破坏作用。
　　考察不同材料电化学过程的交流阻抗响应情况，在现有的研究范围内，认为在亚微米及微米材料表面SEI膜的响应频率为10000Hz左右，本体电子传导的响应频率为1000Hz左右，且在亚微米材料表面具有电子穿透 SEI膜的过程。由不同粒径及包覆状态材料在不同电位区间的电化学性能与交流阻抗对应关系可得，中高频弧在高电位下的急剧增大对应了材料的高电压破坏作用，而材料中低频传荷阻抗半圆弧的增大则对应了材料倍率性能的下降。

著录项

作者
刘连宝;
展开▼
作者单位

哈尔滨工业大学;

展开▼
授予单位哈尔滨工业大学;
学科化学工程与技术
授予学位硕士
导师姓名熊岳平;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类各种材料蓄电池;阳极过程;
关键词
锂离子电池; 正极材料; 电化学性能; 静电纺丝法; 溶胶凝胶法; 微米材料;

相似文献

中文文献
外文文献
专利

1. 亚微米LiFe0.05Mn1.95O4正极材料的制备及电化学性能 [J] . 刘红雷 ,郭俊明 ,向明武 . 化工进展 . 2021,第007期
2. 热丝化学气相沉积法制备优质微米亚微米级单晶金刚石的研究 [J] . 张韬 ,沈彬 ,孙方宏 . 金刚石与磨料磨具工程 . 2011,第006期
3. CdS亚微米球的制备及性能研究 [J] . 王梦雨 ,郎少华 ,田世豪 . 化工技术与开发 . 2021,第008期
4. 钙钛矿型La2CuO4亚微米材料的制备及性能研究 [J] . 方俊飞 ,邓建平 ,陈正涛 . 重庆理工大学学报（自然科学版） . 2020,第003期
5. 钙钛矿型La2CuO4亚微米材料的制备及性能研究 [J] . 方俊飞 ,邓建平 ,陈正涛 . 重庆理工大学学报 . 2020,第003期
6. 超临界水热法制备亚微米LiFePO4及其电化学性能研究 [C] . 刘学武 ,魏浩 ,陈申 . 第29届全国化学与物理电源学术年会 . 2011
7. 微米亚微米Fe-Rh合金粉末的制备及磁性能的研究 [A] . 曹余韬 . 2020

亚微米/微米LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备及电化学性能研究

目录

摘要

著录项

相似文献

相关主题

期刊订阅