【正文】 度對(duì)材料循環(huán)性能的影響 0 10 20 30 40 50100110120130140150160170180190200210220230240250 pris t ine 350 ℃ 400 ℃ 450 ℃ 500 ℃Specific capacity (mAh/g)C y cl e num be r C 圖 312 未包覆和 不同 熱 處理溫度下包覆 材料 在 循環(huán)性能曲線 表 39 未包覆和 不同 熱 處理溫度下包覆 材料 在 首次放電比容量及 50 次循環(huán)后的容量保持率 。C 到500176。C ） 首次充電比容量（ mAh/g） 首次放電比容量 （ mAh/g） 首次 充 放電效率 （ %） 未包覆 350 400 450 500 不同熱處理溫度對(duì)材料倍率性能的影響 下圖為未包覆材料和 包覆 材料在 電壓范圍內(nèi)， 、 、和 不同倍率下的 倍率 性能曲線 。C 氮?dú)夥諊?下煅燒 5h。 而在包覆溶液 pH 為 時(shí)，包覆材料 倍率下 50 次循環(huán)后放電比容量 最低 ，可能是由于 pH 值太高， Al3+發(fā)生反應(yīng)，生成河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 18 Al(OH)3，影響了 AlF3 的結(jié)構(gòu)和致密度。C 煅燒5h。39。包覆量為 2wt.%在 倍率放電時(shí)，與包覆量為 1wt.%、 3wt.%的 放電容量相差不大，和包覆量為 4wt.%時(shí)相差較大，而隨放電倍率的增大，放電比容量相差增大。未包覆和不同包覆量樣品在 時(shí)的首次充放電比容量分別為 （ 0wt.%）、 （ 1wt.%）、 （ 2wt.%）、（ 3wt.%）和 （ 4wt.%），可 見包覆前后材料的首次充電比容量變化不大，最大相差 ，而首次放電比容量由原來的 3wt.% 4wt.% 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 11 增加到 （ 包覆量為 2wt.%） ，增加了 ，首次充放電效率也由原來的 %增加到 %，增加了將近 15%。說明對(duì)材料進(jìn)行表面包覆對(duì)富鋰錳基正極材料。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。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)，然后利用雙棍壓膜機(jī)壓成厚度約為 的膜，在干燥箱中 110176。在一定攪拌速率下將配置的所需量 Al(NO3)3 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(zhǎng)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 型節(jié)能箱式電阻爐 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(guó)營(yíng)第 706 廠 碾壓成型 Lab20xx 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) 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 6 樣品制備 富鋰錳基正極材料 制備 將前驅(qū)體 (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。但是通過 TOFSIMS（飛行時(shí)間二 次離子質(zhì)譜）分析發(fā)現(xiàn)， 上包覆的 Al2O3 會(huì)從 AlOF 化合物逐漸的轉(zhuǎn)變?yōu)锳lF3。 富鋰錳基正極材料的缺點(diǎn)及改進(jìn)方法 具有較高的放電電壓平臺(tái) 和很高的放電比容量， 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。研究認(rèn)為這個(gè) 平臺(tái)是富鋰錳 基正極材料中Li2MnO3 組分的電化學(xué)活化過程，被稱為富鋰錳基正極材料的特征曲線。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。 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。結(jié)果表明，當(dāng)包覆量為 2wt.%，包覆溶液 pH=9，熱處理溫度為 400176。C 時(shí)，材料的首次充放電性能和倍率放電性能最好。 致謝 ...........................................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 目前研究比較集中的鋰離子電池正極材料主要有具有層狀結(jié)構(gòu)的 LiCoO LiNiO2和 LiMnO2，尖晶石型結(jié)構(gòu)的 LiMn2O4 和橄欖石型的 LiFePO4。 富鋰錳基正極材料的制備方法 富鋰錳基正極材料的制備方法眾多，現(xiàn)在主要應(yīng)用的有共沉淀法、固相法、溶膠 凝膠法、水熱法等。為了改善其各項(xiàng)性能，現(xiàn)在主要采用表面包覆、體相摻雜和顆粒納米化等方法。同樣的其他包覆的金屬氧化物層也會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變成相應(yīng)穩(wěn)定的金屬氟化物 [13]。具體制備過程如下：按一定的配比稱取一定量富鋰錳基正極材料前驅(qū)體 (OH)2 和 Li2CO3，在研缽中加入適量無水乙醇進(jìn)行研 磨，使前驅(qū)體與鋰源充分混合均勻，待無水乙醇充分揮發(fā)完全后，將混合物放入瓷舟中，在箱式爐中進(jìn)行 500176。9H2O溶液緩慢加入到該溶液中， 滴加 ， 然后調(diào)節(jié)溶液 pH， 繼續(xù)攪拌 4h得到 AlF3 包覆富鋰錳基正極材料 ，然后 抽濾 、 洗滌 、 干燥后在 N2 氣氛下在一定溫度 下保溫 一段時(shí)間即得到 AlF3 包覆的富鋰錳基 正極材料。C 干燥 30min，然后進(jìn)行沖孔得到正極極片。因此確定最佳包覆量顯得至關(guān)重要。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 9 10 20 30 40 50 60 70 80 Intensity / a.u.2 θ / 176。 而當(dāng)包覆量超過 2wt.%時(shí)，首次放電容量出現(xiàn)下降，這可能是因?yàn)? AlF3 為非電化學(xué)活性物質(zhì)，包覆較多時(shí)，活性物質(zhì)的量 相對(duì)減小了，降低了整體材料的放電比容量。包覆 AlF3后材料的倍率性能的提高可能與 AlF3包覆層加快了電 荷轉(zhuǎn)移速率有關(guān)，包覆量太多又阻礙了電荷的轉(zhuǎn)移 [5]。/ohmz 39。最后 將包覆好的材料制作成電池后在 電壓范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。包覆溶液 pH= 時(shí)，雖然首次放電比容量不是最高，但在第 10 次循環(huán)后，放電比容量一直處于最高，循環(huán)性能最好。最后 將包覆好的材 料制作成電池后在 電壓范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 20 1 2 3 4 5 6150160170180190200210220230240250 Specific capacity (mAh/g)C y cl e num be r pr is ti ne 350 ℃ 400 ℃ 450 ℃ 500 ℃ C C C 圖 311 未包覆和 不同 熱 處理溫度下包覆 材料 的倍率性能 曲線 由圖可以看出在不同溫度進(jìn)行處理后，包覆材料的倍率 性能都較包覆前有很大的提高。C 時(shí)，在不同倍率下放電比容量都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在熱處理溫度為400176。 熱處理溫度 首次放電比容量（ mAh/g） 50 次循環(huán)后容量（ mAh/g） 容量保持率 （ %） 未包覆 176 350 400 450 500 從圖中可以看出，包覆后材料 的首次放電容量上升。/ ohm p ri st i n e 3 5 0 ℃ 4 0 0 ℃ 4 5 0 ℃ 5 0 0 ℃ 圖 313 未包覆與 2wt%AlF3 包覆量在不同后處理溫度樣品的交流阻抗譜 圖 313 顯示 熱處理溫度為 400176。C 時(shí)，材料的首次充放電效率最高，倍率放電性能最好。 （ 2）研究了不同包覆溶液 pH 值材料電化學(xué)性能的影響。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 24 參考文獻(xiàn) 1 Belov D ,Yang M of the kiic mechanism in overcharge process for Liion battery [J].Solid State ,179 (2732):1816 2 Thongtem T, Thongtem of Li1xNi1+xO2 prepared using succinic acid as a plexing agent [J].Inanic Materials,20xx,42(2):202206 3 陳立泉 . 鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展 [J]. Battery Bimonthly, 20xx, 32(S1): 68 4 任崇 , 孔繼周等 . 鋰離子電池富鋰錳基正極材料的研究進(jìn)展 [J]. 材料導(dǎo)報(bào) , 20xx, 13: 134139 5 杜柯 , 周偉英 , 胡國(guó)榮 , 等 .鋰離子電池正極材料 Li[]O2 的合成及電化學(xué)性能研究 [J]. 化學(xué)學(xué)報(bào) , 20xx,68(14):13911398 6 吳曉彪 , 董志鑫 , 鄭建明 , 等 . 鋰離子電池正極材料 Li[]O2的碳包覆研究 [J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào) , 20xx, 47(2): 224