LiMn 2 O 4 /C复合正极材料的制备与改性研究
发布时间：2024-02-28 19:37
尖晶石LiMn2O4正极材料,因具有原料来源丰富、价格低廉、无毒性、对环境友好、放电比容量大、能量密度高、工作电压高等优点,被公认为是具有巨大发展潜力的锂离子电池正极材料之一,因而成为锂离子电池正极材料研究的热点。但是在充放电循环过程中,尖晶石型LiMn2O4正极材料存在Jahn-Teller效应;Mn3+的溶解;电解液的分解等问题,造成了LiMn2O4正极材料的放电比容量的严重衰减和循环性能的恶化。为解决以上问题,本文从表面包覆以及掺杂改性两方面对尖晶石LiMn2O4的电化学性能进行了优化,并结合XRD、SEM及电化学测试等分析测试手段对制备的材料的结构、形貌以及电化学性能进行了研究。(1)以Li2CO3、电解MnO2为原料,采用高温固相法合成了纯相尖晶石LiMn2O4正极材料。测试结果表明:样品为单一尖晶石结构,呈现出良好的尖晶石形貌。首次放电比容量较高,达到123.4mAh/g,但是20次循环后,保持率仅为77%,比容量衰减较快。(2)为优化尖晶石LiMn2O4的倍率性能和循环性能,分别以碳纳米管和高温裂解碳为碳源,以制备的纯相尖晶石LiMn2O4为母体,采用超声液相分散结合固相...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 锂离子电池的起源
1.2 锂离子电池的原理
1.3 锂离子电池正极材料
1.3.1 LiCoO2正极材料
1.3.2 LiNiO2正极材料
1.3.3 LiFePO4正极材料
1.3.4 LiMn2O4正极材料
1.4 LiMn2O4正极材料的合成方法
1.4.1 高温固相法
1.4.2 熔融自混合法
1.4.3 熔盐浸渍法
1.4.4 溶胶凝胶法
1.4.5 水热法
1.5 LiMn2O4改性研究进展
1.5.1 LiMn2O4的掺杂改性
1.5.2 LiMn2O4的表面包覆改性
1.6 本文的选题意义与研究内容
第二章 实验原料及分析方法
2.1 实验设备与原料
2.2 材料分析测试方法
2.2.1 热重分析
2.2.2 材料物相分析
2.2.3 材料微观形貌分析
2.3 材料电化学性能测试
2.3.1 电池组装及充放电循环测试
2.3.2 循环伏安测试
2.3.3 交流阻抗测试
第三章 LiMn2O4/C复合正极材料的制备
3.1 引言
3.2 LiMn2O4正极材料的高温固相合成
3.2.1 LiMn2O4的XRD表征
3.2.2 LiMn2O4的SEM表征
3.2.3 LiMn2O4的电化学性能表征
3.3 LiMn2O4/C复合正极材料的合成
3.3.1 以碳纳米管为碳源合成LiMn2O4/CNTs复合正极材料
3.3.1.1 LiMn2O4/CNTs复合正极材料的合成
3.3.1.2 退火时间的影响
3.3.1.3 退火温度的影响
3.3.1.4 碳包覆量的影响
3.3.2 以高温裂解碳为碳源合成LiMn2O4/C复合正极材料
3.3.2.1 LiMn2O4/C材料的XRD表征
3.3.2.2 LiMn2O4/C材料的SEM表征
3.3.2.3 LiMn2O4/C材料的电化学性能表征
3.4 小结
第四章 LiMn2O4的掺杂改性及性能研究
4.1 材料的合成
4.2 合成条件的优化
4.2.1 预烧温度的确定
4.2.2 烧结条件的影响
4.2.2.1 烧结温度的影响
4.2.2.2 烧结时间的影响
4.3 B掺杂尖晶石LiMn2O4的合成
4.3.1 LiBxMn2-xO4的合成
4.3.2 LiBxMn2-xO4的XRD表征
4.3.3 LiBxMn2-xO4的SEM表征
4.3.4 LiBxMn2-xO4的电化学性能表征
4.3.5 LiBxMn2-xO4的交流阻抗测试
4.3.6 LiBxMn2-xO4的循环伏安测试
4.4 小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻硕期间取得的科研成果
本文编号：3913925
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 锂离子电池的起源
1.2 锂离子电池的原理
1.3 锂离子电池正极材料
1.3.1 LiCoO2正极材料
1.3.2 LiNiO2正极材料
1.3.3 LiFePO4正极材料
1.3.4 LiMn2O4正极材料
1.4 LiMn2O4正极材料的合成方法
1.4.1 高温固相法
1.4.2 熔融自混合法
1.4.3 熔盐浸渍法
1.4.4 溶胶凝胶法
1.4.5 水热法
1.5 LiMn2O4改性研究进展
1.5.1 LiMn2O4的掺杂改性
1.5.2 LiMn2O4的表面包覆改性
1.6 本文的选题意义与研究内容
第二章 实验原料及分析方法
2.1 实验设备与原料
2.2 材料分析测试方法
2.2.1 热重分析
2.2.2 材料物相分析
2.2.3 材料微观形貌分析
2.3 材料电化学性能测试
2.3.1 电池组装及充放电循环测试
2.3.2 循环伏安测试
2.3.3 交流阻抗测试
第三章 LiMn2O4/C复合正极材料的制备
3.1 引言
3.2 LiMn2O4正极材料的高温固相合成
3.2.1 LiMn2O4的XRD表征
3.2.2 LiMn2O4的SEM表征
3.2.3 LiMn2O4的电化学性能表征
3.3 LiMn2O4/C复合正极材料的合成
3.3.1 以碳纳米管为碳源合成LiMn2O4/CNTs复合正极材料
3.3.1.1 LiMn2O4/CNTs复合正极材料的合成
3.3.1.2 退火时间的影响
3.3.1.3 退火温度的影响
3.3.1.4 碳包覆量的影响
3.3.2 以高温裂解碳为碳源合成LiMn2O4/C复合正极材料
3.3.2.1 LiMn2O4/C材料的XRD表征
3.3.2.2 LiMn2O4/C材料的SEM表征
3.3.2.3 LiMn2O4/C材料的电化学性能表征
3.4 小结
第四章 LiMn2O4的掺杂改性及性能研究
4.1 材料的合成
4.2 合成条件的优化
4.2.1 预烧温度的确定
4.2.2 烧结条件的影响
4.2.2.1 烧结温度的影响
4.2.2.2 烧结时间的影响
4.3 B掺杂尖晶石LiMn2O4的合成
4.3.1 LiBxMn2-xO4的合成
4.3.2 LiBxMn2-xO4的XRD表征
4.3.3 LiBxMn2-xO4的SEM表征
4.3.4 LiBxMn2-xO4的电化学性能表征
4.3.5 LiBxMn2-xO4的交流阻抗测试
4.3.6 LiBxMn2-xO4的循环伏安测试
4.4 小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻硕期间取得的科研成果
本文编号：3913925
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3913925.html