改性LiNiO2的制备及其电化学性能研究-化学工艺专业论文.docxVIP

Classified Index：TM911 U.D.C.：621.355 Dissertation for the Master’s Degree of Engineering PREPARATION AND ELECTROCHEMICAL PROPERITIES OF MODIFIED LiNiO2 Candidate：Tian QiyouSupervisor： Researc Candidate： Tian Qiyou Supervisor： Researcher Z Associate Supervisor： Professor Gu Academic Degree Applied for： Master of En Specialty： Chemical Te Date of Oral Examination： June, 2006 University： Harbin Instit ute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - - I - 摘要 改性LiNiO2 具有与LiCoO2 相同的层状结构，被认为是极具潜力的锂离 子电池正极材料。 本论文用共沉淀结合高温两段烧结法制备LiNiO2，并确定了优化的制备 工艺条件。对LiNiO2 进行了Co掺杂实验，并确定了最佳掺杂量，制备出了 LiNi0.8Co0.2O2 。在此基础上，进行了Zn、Al掺杂和MgO、Al2O3包覆实验， 制备了性能相对较好的掺杂和包覆材料，并结合掺杂和包覆两者的优点，进 行了掺杂和包覆共同作用改性实验。并对所得材料进行了电化学性能测试、 结构表征和微观形貌观察。 实验结果表明：在 0.2C（3.0-4.2V，vs. Li+/Li）充电倍率下，LiNiO2的 首次放电比容量为 197.3mAh·g-1，100 次循环后，其容量保持率为 67.3%。 LiNi0.8Co0.2O2的首次放电比容量为 190.2mAh·g-1，100 次循环后，容量保持 率为 80.4%。尽管掺Co后首次比容量降低了一些，但是 100 次后循环性能得 到较大的提高。 随着Zn掺入量的增加，LiNi0.8-xZnxCo0.2O2 的首次放电比容量和循环性 能先提高后降低。Al掺入量的增加，使LiNi0.8-xAlxCo0.2O2的首次放电比容量 逐渐减小，循环性能逐渐提高。Zn、Al掺杂体系中，LiNi0.78Zn0.02Co0.2O2的 电化学性能相对较好。 随着包覆量的增加，MgO、Al2O3 包覆LiNi0.8Co0.2O2 材料均呈现首次放 电比容量逐渐减小、循环性能先提高后降低的趋势。对比包覆实验发现， 0.5% Al2O3包覆LiNi0.8Co0.2O2的电化学综合性能相对较好，而且，其循环性 能要好于LiNi0.78Zn0.02Co0.2O2。 结合掺杂和包覆的特点，制备了 0.5%Al2O3 包覆LiNi0.78Zn0.02Co0.2O2。 材料的首次放电比容量为 192.8 mAh·g-1（0.2C、3.0-4.2V，vs. Li+/Li），100 次循环后，放电比容量为 180.8 mAh·g-1，容量保持率为 93.9%，综合电化学 性能得到明显提高。但是大倍率充放电性能测试结果表明，0.5% Al2O3包覆 LiNi0.78Zn0.02Co0.2O2材料的倍率特性还有待提高。 关键词 锂离子电池；正极；共沉淀；掺杂；包覆 - - II - Abstract Modified LiNiO2 which has the same layered structure with LiCoO2 is regarded as the promising cathode material for lithium-ion battery. In this work, LiNiO2 is prepared by co-precipitation followed by heat- treating at two stages, and the excellent preparing conditions are confirmed at the same time. Co-doped LiNiO2 materials are synthesized and the excellent doped quantity, viz., LiNi0.8Co0.2O2 is gained. Meanwhile, the Zn (Al)-doped and MgO (Al2O3)-coated LiNi0.8Co0.2O2 materials are carried out and the