高容量富鋰正極材料li[li0.2ni0.2mn0.6]o2的制備與改性研究

1、 高容量 高容量富鋰 富鋰正極材料 正極材料 Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2 的制備 的制備與改性研究 與改性研究 Preparation and Modification of Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2 Li-rich Cathode Material with High Capacity 學科專業(yè)：化學 研 究 生：王丹 指導教師：陳麗 副教授 天津大學理學院 二零一三年六月 摘 要 隨著社會經濟的不斷

2、發(fā)展，能源危機和環(huán)境污染問題日益嚴重。迫使人們一方面節(jié)能減排，大力發(fā)展電動汽車和混合電動汽車；另一方面開發(fā)新的可再生能源，如風電、太陽能、核能、地熱能、潮汐能等清潔能源。鋰離子電池以其優(yōu)異的性能被視為驅動電動汽車的最佳選擇，也是最有希望應用于大規(guī)模儲能的電池技術之一。但是，作為鋰離子電池最主要正極材料，LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、Li2MnO4、LiFePO4 等實際比容量均低于 200 mAh· g

3、-1，致使電池的能量密度難以滿足下一代高容量高功率鋰離子電池的需求，因此，開發(fā)新型高容量正極材料迫在眉睫。近年來，富鋰錳基正極材料由于具有高比容量而引起了廣泛關注。 本 文 采 用 共 沉 淀 - 煅 燒 法 制 備 了 層 狀 結 構 的 富 鋰 錳 基 正 極 材 料xLi2MnO3· (1-x)LiNi0.5Mn0.5O2，并對其進行了 Mg、Zn 元素摻雜和 ZnO、ZrO2表面包覆改性，結合 XRD、SEM、TEM、

4、循環(huán)伏安法、電化學阻抗、恒電流充放電測試等對合成材料的結構、形貌和電化學性能進行系統(tǒng)研究。主要包括以下幾部分工作： 采用共沉淀法制備前驅體 MnaNib(OH)2，通過球磨將前驅體與碳酸鋰以一定比例均勻混合，在空氣氣氛下進行高溫煅燒制備得到富鋰層狀正極材料xLi2MnO3· (1-x)LiNi0.5Mn0.5O2（x=0.4,0.5,0.6） ?？疾炝瞬煌滗嚵俊㈧褵郎囟?、保溫時間、成分等條件對富鋰正極材料結構、形貌及電化學性

5、能的影響，獲得了優(yōu)化工藝參數。結果表明，配鋰量、煅燒溫度及煅燒時間對富鋰材料有重要影響，隨煅燒溫度升高，保溫時間延長，產物晶型越完整，一次粒子尺寸越大，層狀結構越良好。當碳酸鋰過量 8 wt.%，550 ℃保溫 5 h，900 ℃保溫 12 h，成分 x=0.5 時合成材料的電化學性能最佳。 基于以上結果，選取優(yōu)化條件制備富鋰正極材料 Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2，并對其進行了 Mg2+，Zn2+摻雜改性，比較了在前驅體沉