富鋰錳基正極材料li12ni0包覆改性研究畢業(yè)論文-wenkub
2023-07-03 12:59:10 本頁面
【正文】 廉、放電比容量高且性能更加穩(wěn)定的新型正極材料至為關(guān)鍵。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展也對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)也提出了更高的要求。隨著全球工業(yè)化的發(fā)展，化石能源的枯竭以及人口的繼續(xù)增加，環(huán)境的污染和生態(tài)平衡的破壞越來越嚴(yán)重，能源短缺的問題越來越嚴(yán)重。%%，、。用液相法對(duì)其進(jìn)行AlF3包覆，采用XRD和SEM對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，采用恒流充放電測試對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行表征。分別以AlF3包覆量、包覆溶液pH值和熱處理溫度為考察因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)以確定最優(yōu)的包覆工藝。當(dāng)包覆量為2wt.%，包覆溶液pH=9，熱處理溫度為450176。尤其進(jìn)入21世紀(jì)，人們生活水品的提高，環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)境問題日益引起人們的關(guān)注，各國政府均在制定大規(guī)模的清潔能源計(jì)劃。傳統(tǒng)的化學(xué)電源由于存在鉛，鉻等有毒金屬的使用對(duì)環(huán)境有很大的污染，它的使用正逐步受到限制。富鋰錳基正極材料可以實(shí)現(xiàn)250mAh/g以上的比容量，并且具有較高的放電電壓平臺(tái)和振實(shí)密度，因此具有很高的能量密度,能很好的滿足鋰電池在小型電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的使用要求[4]。被稱為富鋰錳基正極材料的特征曲線。（2）固相法固相法是指直接將鋰源、錳源、鈷源和鎳源直接混合，然后加入無水乙醇混勻后烘干，然后進(jìn)行高速球磨，過篩，最后高溫煅燒使金屬離子在高溫過程中充分?jǐn)U散均勻。 富鋰錳基正極材料的缺點(diǎn)及改進(jìn)方法，但是該材料的首次充放電效率、循環(huán)性能和高倍率放電性能較差，大大限制了富鋰錳基正極材料的發(fā)展。在正極材料表面進(jìn)行包覆處理能夠在電極表面形成保護(hù)膜，避免電極材料與電解液接觸，從而達(dá)到提高材料穩(wěn)定性的目的。但是通過TOFSIMS（飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜）分析發(fā)現(xiàn)， Al2O3會(huì)從 AlOF 化合物逐漸的轉(zhuǎn)變?yōu)锳lF3。(OH)2為前驅(qū)體、Li2CO3為鋰源，并對(duì)其進(jìn)行AlF3包覆改性，對(duì)包覆前后材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)特性進(jìn)行了一系列的表征測試。表22 實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱生產(chǎn)廠家用途BS224S電子天平北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司稱量超聲波清洗機(jī)昆山市超聲儀器有限公司超聲分散SHBIII型循環(huán)水式多用真空泵鄭州長城科工貿(mào)有限公司抽濾ZK40BS電熱真空干燥箱天津中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司干燥天津市通達(dá)實(shí)驗(yàn)電爐廠燒結(jié)標(biāo)準(zhǔn)篩市售過篩磁力加熱攪拌器市售攪拌加熱雙棍壓膜機(jī)國營第706廠碾壓成型Lab2000真空手套箱伊特克斯技術(shù)有限公司電池組裝D/max2500型轉(zhuǎn)靶X射線多晶體衍射儀荷蘭PHILIPS公司結(jié)構(gòu)分析PHILPS XL30 型掃描電子顯微鏡荷蘭PHILIPS公司形貌分析管式爐天津市通達(dá)實(shí)驗(yàn)電爐廠燒結(jié) 樣品制備 (OH)2 與鋰源Li2CO3在無水乙醇中研磨混合均勻，再進(jìn)行高溫煅燒制得富鋰錳基正極材料。 先按(AlF3/)，然后根據(jù)AlF3的質(zhì)量按照摩爾比計(jì)算出所需的Al(NO3)3在一定攪拌速率下將配置的所需量Al(NO3)3掃描范圍1080176。先將活性物質(zhì)與乙炔黑稱量后在適量無水乙醇中攪拌混合，然后在超聲波分散儀中超聲分散15min，使其分散均勻，然后滴加粘結(jié)劑，攪拌使其粘結(jié)成團(tuán)，在干燥箱中110176。C下以不同的充放電倍率（、）其中1C放電時(shí)標(biāo)準(zhǔn)放電容量為280mA/g，（vs. Li/Li+）電壓范圍內(nèi)對(duì)合成材料的充放電比容量、倍率性能和循環(huán)性能進(jìn)行測試。但是如果材料表面包覆量過少，包覆層難以完全包覆材料顆粒，同時(shí)難以抵擋在循環(huán)過程中HF的侵蝕，影響材料的電化學(xué)性能；而如果包覆量過多，形成的保護(hù)層厚度太大，由于AlF3保護(hù)層沒有電化學(xué)活性，影響材料的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，使鋰離子傳輸變慢且效率低下，從而降低材料的電化學(xué)性能。C干燥，過篩后轉(zhuǎn)入管式爐中，在N2保護(hù)下，400176。圖31 未包覆和包覆2wt.%AlF3樣品的XRD圖譜 不同AlF3包覆量對(duì)材料形貌的影響0wt.%0wt.%%%%2wt.%1wt.%4wt.%3wt.%圖32 未包覆和不同AlF3包覆量樣品的SEM圖 圖32為未包覆和不同AlF3包覆量樣品的SEM圖。 不同AlF3包覆量對(duì)材料電化學(xué)性能的影響 （1）首次充放電性能，按包覆量1wt.%、2wt.%、3wt.%和4wt.%對(duì)正極材料進(jìn)行包覆。因此當(dāng)AlF3的包覆量為2wt.%時(shí)，材料的首次放電容量最高，電化學(xué)性能最好。當(dāng)AlF3包覆量為2wt.%時(shí)，、。因此包覆量為2wt.%時(shí)材料的倍率性能最好。而包覆前材料的放電容量有一個(gè)活化過程，在第5次左右放電容量達(dá)到最大，而在包覆1wt%后在第3次放電容量達(dá)到最大，包覆2wt%和3wt%在第2次放電循環(huán)時(shí)放電容量達(dá)到最大，在包覆4wt%后首次放電容量就達(dá)到最大，可見包覆AlF3提高了材料的活化性能，包覆量為2wt%時(shí)材料的50次后循環(huán)后的容量最高。當(dāng)包覆量為2wt%時(shí)，材料的首次放電容量最高，倍率循環(huán)性能最好。圖37 從圖37可以看出，包覆2wt.%AlF3的材料在不同溶液pH中的首次放電比容量都較未包覆前有較大的提升，表明包覆處理能夠提高材料的首次充放電效率。說明包覆溶液的pH值對(duì)AlF3包覆材料的倍率性能有影響，在pH=9時(shí)，AlF3包覆材料的倍率性能最好。 表36 包覆溶液pH（mAh/g）50次循環(huán)后容量（mAh/g）容量保持率（%）未包覆176綜上，在包覆量為2wt.%前提下，材料的首次充放電效率最高，倍率放電性能最好；，材料的循環(huán)性能較好。C、450176。從表中可以看出，、可見隨熱處理溫度的升高，包覆后材料的首次放電比容量先升高后降低。圖310 表37 熱處理溫度（176。在350176。從整體來看，熱處理溫度從350176。這可能是因?yàn)樵?00176。表38 未包覆和不同熱處理溫度下包覆材料在不同倍率下首次放電比容量熱處理溫度(176。C時(shí)，雖然首次放電比容量不是很高，但在循環(huán)過程中容量衰減是最慢的。C和450176。而熱處理溫度為400176。在熱處理溫度為450176。采用XRD和SEM對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，采用恒流充放電測試對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行表征。發(fā)現(xiàn)當(dāng)包覆溶液pH為9時(shí)，Al3+活性最好，越易生產(chǎn)AlF3，使包覆更加良好。C時(shí)，材料的首次充放電性能和倍率放電性能最好，%%；、。(1x)LiMO2(M=Mn、Co、Ni)[D]. 北京: 北京工業(yè)大學(xué)碩士論文, 20108 Johnson C S，Li N，Thackeray M M，et al
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