锂离子电池正极材料的制备改性及其性能表征-应用化学专业论文.docxVIP

摘要锂离子电池由于其体积小、重量轻、比能量高、使用寿命长、安全性能高、循环 效率好、绿色环保，现在得到越来越多研究者的重视。目前，商业应用主要使用的锂 离子正极材料为 LiCoO2。但是，由于其成本过高以及 Co 是有毒害的元素，很难被商 业大型的动力电池采用。因此，人们急切需要研究其他正极材料以取代 LiCoO2。本 论文主要研究 LiMn2O4 这种含 Mn 的锂离子电池正极材料，通过对合成条件的研究以 及对材料的改性，来尝试改善电池的电化学性能。本文主要工作如下：1．采用 水 热 法 在 商 业级 LiMn2O4 的表面进行 LiMnPO4 包覆处理，得到了 LiMnPO4 包覆的 LiMn2O4 复合正极材料。在一系列反应温度、反应时间、反应浓度 和反应溶剂下分别进行实验，考察不同合成条件对 LiMnPO4 正极材料形态结构的影 响。进一步研究表明，包覆量为 1wt%LiMnPO4 的 LiMn2O4 无论在 25℃或 55℃下， 电化学性能都有较大的改善。在 1C 的倍率下，首次放电比容量高达 114mAh2g-1， 经过常温下 50 次循环后容量保持率高达 96%。再升温至 55℃继续循环 50 次，其最 终容量为 109mAh2g-1，为初始容量的 96%。2．采用溶胶凝胶法在喷雾干燥法制备的 LiMn2O4 的表面进行 AZO 氧化物包覆处 理，得到了 AZO 包覆的 LiMn2O4 正极材料。实验表明，AZO 包覆处理并未改变 LiMn2O4 材料的结构。在高温 1C 的倍率下，包覆量为 1.5wt%的 LiMn2O4 的最高放电 比容量为 114.2mAh·g-1，经过 100 次循环后比容量仍然有 109.0 mAh·g-1，容量保持率 为 95.4%，高于未包覆的 LiMn2O4 的 89.2%。关键词：锂离子二次电池，正极材料，水热法，溶胶凝胶法，包覆，LiMn2O4苏州科技学院硕士学位论文AbstractAbstractThe lithium ion batteries now are getting more and more attention of researchers, due to its small size, light weight, high energy density, long life, high safety performance, cycle efficiency, environmental. Currently, commercial applications are mainly used in lithium-ion cathode material LiCoO2. However, due to its high cost, and Co is a toxic element, it is difficult for commercial large-scale power battery to use. Therefore, it is an urgent need to study other cathode materials to take place of LiCoO2. In this thesis, which lithium ion battery cathode materials containing Mn, LiMn2O4 was researched by synthesis conditions and modified, to try to improve on the electrochemical properties of the battery. This paper is as follows:1．Using hydrothermal method to coat LiMnPO4 on the surface of the commercialgrade LiMn2O4, as the composite cathode material. Experiment to examine the impact of different synthesis conditions on LiMnPO4 cathode material morphology , respectively, in the range of reaction temperature , reaction time , reaction concentration and reaction solvent. The study showed that the 1wt% LiMnPO4 coated LiMn2O4 has greatly improv