三元正极材料NCA的制备及其改性研究
发布时间：2023-10-22 12:13
三元层状材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)因其具有较高的能量密度和较好的循环性能被认为是极具发展前景的正极材料之一。但NCA材料的结构稳定性和倍率性能仍有待提升。本论文通过共沉淀法制备前躯体以及后续配锂烧制的条件控制探究最优合成条件,对材料进行Mg3(PO4)2包覆和Li2TiO3包覆并探究不同包覆量对NCA材料性能的影响,对不同物质包覆机理进行研究和解释。采用共沉淀法合成NCA前驱体Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2,分别研究不同pH,不同氨水浓度,不同配锂量和不同煅烧温度对材料形貌结构和电化学性能的影响。通过多条件对比确定最佳合成工艺条件。XRD和SEM结果显示pH值为11,氨水浓度为1.5 M,锂过量5%,煅烧温度为850℃下所制得的样品具有最优的层状结构和球形或类球...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池发展历程
1.2.2 锂离子电池简述
1.2.3 锂离子电池正极材料的条件
1.3 锂离子电池正极材料概述
1.3.1 层状LiMO2型(M=Ni、Co、Mn)正极材料
1.3.1.1 层状LiCoO2
1.3.1.2 层状LiNiO2
1.3.1.3 层状LiMnO2
1.3.2 尖晶石型LiMn2O4 正极材料
1.3.3 橄榄石型LiMPO4(M=Fe、Co、Ni)正极材料
1.4 三元层状材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 研究概况
1.4.1 NCA的合成方法
1.4.1.1 固相法
1.4.1.2 共沉淀法
1.4.1.3 溶胶—凝胶法
1.4.1.4 喷雾干燥法
1.4.2 NCA的改性方法
1.4.2.1 掺杂改性
1.4.2.2 包覆改性
1.5 本论文的研究背景及主要内容
第二章 制备工艺对NCA材料的影响研究
2.1 引言
2.2 实验内容
2.2.1 主要实验药品及仪器
2.2.2 NCA材料的制备
2.3 材料检测及性能测试
2.3.1 XRD表征
2.3.2 FESEM表征
2.3.3 正极片制备及电池组装
2.3.4 电池测试
2.3.4.1 恒流充放电测试
2.3.4.2 电化学阻抗测试
2.4 不同pH下所制样品的结果与分析
2.4.1 pH值的影响
2.4.2 结构分析(XRD)
2.4.3 形貌分析(SEM)
2.4.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
2.5 不同氨水浓度下所制样品的结果与分析
2.5.1 氨水浓度的影响
2.5.2 结构分析(XRD)
2.5.3 形貌分析(SEM)
2.5.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
2.6 不同配锂量所制样品的结果与分析
2.6.1 配锂量的影响
2.6.2 结构分析(XRD)
2.6.3 形貌分析(SEM)
2.6.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
2.7 不同煅烧温度下所制样品的结果与分析
2.7.1 煅烧温度的影响
2.7.2 结构分析(XRD)
2.7.3 形貌分析(SEM)
2.7.4 XPS分析
2.7.5 首圈充放电曲线和循环性能分析
2.8 本章小结
第三章 Mg3(PO4)2 包覆NCA材料的性能研究
3.1 引言
3.2 实验内容
3.2.1 主要实验药品及仪器
3.2.2 Mg3(PO4)2 包覆NCA的制备
3.3 材料的表征及电化学性能测试
3.3.1 XRD表征
3.3.2 FESEM表征
3.3.3 FETEM表征
3.3.4 正极片制备及电池组装
3.3.5 电池测试
3.3.5.1 恒流充放电测试
3.3.5.2 倍率性能测试
3.3.5.3 电化学阻抗(EIS)测试
3.3.5.4 循环伏安(CV)测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 结构分析(XRD)
3.4.2 扫描电镜(SEM)和EDS能谱分析
3.4.3 透射电镜分析(TEM)
3.4.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
3.4.5 倍率性能分析
3.4.6 电化学阻抗分析(EIS)
3.4.7 循环伏安曲线分析(CV)
3.5 本章小结
第四章 Li2TiO3包覆NCA材料的性能研究
4.1 引言
4.2 实验内容
4.2.1 主要实验药品及仪器
4.2.2 Li2TiO3包覆NCA的制备
4.3 材料的表征及电化学性能测试
4.3.1 XRD表征
4.3.2 FESEM表征
4.3.3 FETEM表征
4.3.4 正极片制备及电池组装
4.3.5 电池测试
4.3.5.1 恒流充放电测试
4.3.5.2 倍率性能测试
4.3.5.3 电化学阻抗(EIS)测试
4.3.5.4 循环伏安(CV)测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 结构分析(XRD)
4.4.2 扫描电镜(SEM)和EDS能谱分析
4.4.3 透射电镜分析(TEM)
4.4.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
4.4.5 倍率性能分析
4.4.6 电化学阻抗分析(EIS)
4.4.7 循环伏安曲线分析(CV)
4.4.8 循环结束的形貌分析(SEM)
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本论文结论
5.2 本论文不足之处
5.3 未来展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果
本文编号：3856495
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池发展历程
1.2.2 锂离子电池简述
1.2.3 锂离子电池正极材料的条件
1.3 锂离子电池正极材料概述
1.3.1 层状LiMO2型(M=Ni、Co、Mn)正极材料
1.3.1.1 层状LiCoO2
1.3.3 橄榄石型LiMPO4(M=Fe、Co、Ni)正极材料
1.4 三元层状材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 研究概况
1.4.1 NCA的合成方法
1.4.1.1 固相法
1.4.1.2 共沉淀法
1.4.1.3 溶胶—凝胶法
1.4.1.4 喷雾干燥法
1.4.2 NCA的改性方法
1.4.2.1 掺杂改性
1.4.2.2 包覆改性
1.5 本论文的研究背景及主要内容
第二章 制备工艺对NCA材料的影响研究
2.1 引言
2.2 实验内容
2.2.1 主要实验药品及仪器
2.2.2 NCA材料的制备
2.3 材料检测及性能测试
2.3.1 XRD表征
2.3.2 FESEM表征
2.3.3 正极片制备及电池组装
2.3.4 电池测试
2.3.4.1 恒流充放电测试
2.3.4.2 电化学阻抗测试
2.4 不同pH下所制样品的结果与分析
2.4.1 pH值的影响
2.4.2 结构分析(XRD)
2.4.3 形貌分析(SEM)
2.4.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
2.5 不同氨水浓度下所制样品的结果与分析
2.5.1 氨水浓度的影响
2.5.2 结构分析(XRD)
2.5.3 形貌分析(SEM)
2.5.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
2.6 不同配锂量所制样品的结果与分析
2.6.1 配锂量的影响
2.6.2 结构分析(XRD)
2.6.3 形貌分析(SEM)
2.6.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
2.7 不同煅烧温度下所制样品的结果与分析
2.7.1 煅烧温度的影响
2.7.2 结构分析(XRD)
2.7.3 形貌分析(SEM)
2.7.4 XPS分析
2.7.5 首圈充放电曲线和循环性能分析
2.8 本章小结
第三章 Mg3(PO4)2 包覆NCA材料的性能研究
3.1 引言
3.2 实验内容
3.2.1 主要实验药品及仪器
3.2.2 Mg3(PO4)2 包覆NCA的制备
3.3 材料的表征及电化学性能测试
3.3.1 XRD表征
3.3.2 FESEM表征
3.3.3 FETEM表征
3.3.4 正极片制备及电池组装
3.3.5 电池测试
3.3.5.1 恒流充放电测试
3.3.5.2 倍率性能测试
3.3.5.3 电化学阻抗(EIS)测试
3.3.5.4 循环伏安(CV)测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 结构分析(XRD)
3.4.2 扫描电镜(SEM)和EDS能谱分析
3.4.3 透射电镜分析(TEM)
3.4.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
3.4.5 倍率性能分析
3.4.6 电化学阻抗分析(EIS)
3.4.7 循环伏安曲线分析(CV)
3.5 本章小结
第四章 Li2TiO3包覆NCA材料的性能研究
4.1 引言
4.2 实验内容
4.2.1 主要实验药品及仪器
4.2.2 Li2TiO3包覆NCA的制备
4.3 材料的表征及电化学性能测试
4.3.1 XRD表征
4.3.2 FESEM表征
4.3.3 FETEM表征
4.3.4 正极片制备及电池组装
4.3.5 电池测试
4.3.5.1 恒流充放电测试
4.3.5.2 倍率性能测试
4.3.5.3 电化学阻抗(EIS)测试
4.3.5.4 循环伏安(CV)测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 结构分析(XRD)
4.4.2 扫描电镜(SEM)和EDS能谱分析
4.4.3 透射电镜分析(TEM)
4.4.4 首圈充放电曲线和循环性能分析
4.4.5 倍率性能分析
4.4.6 电化学阻抗分析(EIS)
4.4.7 循环伏安曲线分析(CV)
4.4.8 循环结束的形貌分析(SEM)
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本论文结论
5.2 本论文不足之处
5.3 未来展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果
本文编号：3856495
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3856495.html