【正文】 227 7 趙春松 . 鋰離子電池富鋰正極材料 xLi2MnO3王老師平易近人使得我們的交流氛圍十分活躍，更加激發(fā)了我的思維，使我在試驗(yàn)中有更多的靈感。 感謝致曉科學(xué)長(zhǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)提供材料，在致曉科學(xué)長(zhǎng)的幫助下確定實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題給予幫助，解疑答惑。 (1x)LiMO2 electrodes (M=Mn、 Co、 Ni)in lithium batteries at 50176。 （ 3）研究了不同熱處理溫度對(duì)材料電化學(xué)性能的影響。C 時(shí)，材料的循環(huán)性能較好。C 試樣的中 界面膜阻抗半圓 比沒有包覆的相應(yīng)半圓要小 ，熱處理溫度為 350176。C 時(shí)，雖然首次放電比容量不是很高，但在循環(huán)過(guò)程中容量衰減是最慢的。這可能是因?yàn)樵?400176。而在 和 倍率放電時(shí)，在 350176。從表中可以看出，未包覆和包覆樣品在 時(shí)的首次放電比容量分別為 、 、 ，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。 不同熱處理溫度的影響 在前面的實(shí)驗(yàn)確定了在 AlF3 的包覆量為 2wt.%且包覆溶液 pH 為 9 時(shí)材料的首次充放電性能和倍率循環(huán)性能均有大幅提高，因此選定在 AlF3 包覆量為 2wt.%，包覆溶液 pH 為 9，研究包覆完成后，熱處理溫度對(duì)材料電化學(xué)性能的影響。在不同 pH值溶液中包覆的材料的首次放電比容量分別為 、 、 和 ，分別比包覆前的 、 、 和 。在包覆量為 2wt%時(shí)，界面阻抗半圓最小，材料的電化學(xué)性能最好。 1 2 3 4 5 6150160170180190200210220230240250260Specific capacity (mAh/g)C y cl e num be r pris t ine 1w t . % 2w t . % 3w t . % 4w t . % C C C 圖 34 未包覆和不同 AlF3 包覆量樣品 的倍率性能 曲線 表 32 未包覆和不同 AlF3 包覆量樣品在不同倍率下 的 放電比容量 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 13 （ 3）循環(huán)性能 將包覆后的材料做成電池后，在 條件下進(jìn)行充放電測(cè)試，比較未包覆材料與包覆材料的循環(huán)性能。 0 50 100 150 200 250 300 3502 .02 .53 .03 .54 .04 .55 .0 Voltage (V vs.Li/Li+)S pe ci f i c capa ci t y ( m A h/g ) pris t ine 1w t . % 2w t . % 3w t . % 4w t . % C 圖 33 未包覆和不同 AlF3 包覆量樣品在 下 的 首次充放電曲線 表 31 未包覆和不同 AlF3 包覆量樣品在 下 的 首次充放電比容量 及效率 （2）倍率放電性能 圖 34 為未包覆材料和不同包覆量材料在 電壓范圍內(nèi)， 、 、和 不同倍率下的充放電曲線。由圖可見，未包覆材料顆粒呈球形，表面光滑，而包覆后材料顆粒表面變得粗糙、凹凸不平，且有顆粒狀材料分布，分布的顆粒狀材料即 AlF3。C 的恒溫水浴鍋中，保溫 10min，并且保持轉(zhuǎn)速 300r/min，而后將富鋰錳基正極材料 加入到 NH4F溶液中，繼續(xù)攪拌，待混合均勻后將 Al(NO3)3 溶液逐滴加入到混合溶液；保持滴加時(shí)間為 30min，待滴加完成 調(diào)節(jié)溶液 pH為 9， 繼續(xù) 陳 化 4h，而后過(guò)濾、洗滌 3 次后，轉(zhuǎn)入烘箱， 90176。 充放電測(cè)試 采用 Land CT20xxA 恒流充放電測(cè)試系統(tǒng)在室溫 25176。測(cè)試條件： CuKα靶，石墨過(guò)濾器，波長(zhǎng) ，掃描步長(zhǎng)176。C 保溫 12h，隨爐冷卻后過(guò)篩即可得富鋰錳基正極材料。因此本次主要研究 AlF3 包覆對(duì)富鋰錳基正極材料的影響。 Mg2+和 Li+的粒徑相似，微量摻雜 Mg2+可有效地減少材料充放電過(guò)程的陽(yáng)離子混排度。 Tang 等 [9]采用碳酸鈉作沉淀劑，與化學(xué)計(jì)量比的硫酸錳、硫酸鎳、硫酸鈷溶液共沉淀，由碳 酸鹽前驅(qū)體預(yù)氧化，與碳酸鋰共混進(jìn)行燒結(jié)可得 ， 該材料由一次納米單晶聚合成二次球狀粒子。因此尋找一種價(jià)格低廉、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。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(lái)越嚴(yán)重，能源短缺的問題越來(lái)越嚴(yán)重。當(dāng)包覆量為 2wt.%， 包覆溶液 pH=9， 熱處理溫度為 450176。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(cè)試對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行表征。 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品 ......................................................................................................... 5 樣品制備 ..................................................................................................................... 6 電極材料 物理性能表征 ............................................................................................. 6 電極材料電化學(xué)性能測(cè)定 ......................................................................................... 7 3 結(jié)果與討論 .........................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。風(fēng)能，太陽(yáng)能等可再生能源由于存在間接性和不穩(wěn)定性的特 點(diǎn)要求我們使用高效的儲(chǔ)能系統(tǒng)。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 2 富鋰錳基正極材料的基本性質(zhì)與制備方法 富鋰錳基正極材料的基本性質(zhì) （ 1） 富鋰錳基正極材料 的結(jié)構(gòu) 鋰離子電池富鋰錳基正極材料 是由層狀材料 Li2MnO3 與 LiMO2（ M=Mn、 Ni、 Co）按照一定比例形成的固溶體。 （ 3） 溶膠 凝膠法 溶膠 凝膠法是指采用將溶液膠凝化得到所需形狀的顆粒然后燒結(jié)分解得到目標(biāo)產(chǎn)物的方法。 Zhao 等 [12]采 用 共 沉 淀 法 制 得 材 料河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 4 AlPO4， 該電極材料的可逆容量，首次充放電效率 %。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 5 2 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品 實(shí)驗(yàn)藥品 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到的主要實(shí)驗(yàn)藥品如下表 21 所示。9H2O:NH4F 摩爾比 =3:1 計(jì)算出 NH4F 的質(zhì)量。 本實(shí)驗(yàn)采用 PHILPS XL30 型掃描電子顯微鏡對(duì)材料進(jìn)行形貌分析，測(cè)試條件為：加速電壓 25KV，電子束能量， 30μA。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 8 3 結(jié)果與討論 不同 AlF3包覆量的影響 對(duì)沒有包覆樣品，首次充放電容量有較大的損失。 圖 31為包覆量分別為 0%和 2%時(shí)材料的 XRD 圖譜。 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 用液相法對(duì)富鋰錳基正極材料 包覆 AlF3，按包覆量 1wt.%、2wt.%、 3wt.%和 4wt.%對(duì)正極材料進(jìn)行包覆，將包覆好的材料制作成扣式電池后在 電壓范圍內(nèi)進(jìn)行充放電循環(huán)測(cè)試，圖 33 為包覆材料與未包覆材料在 倍率下的首次充放電曲線。當(dāng) AlF3 包覆量為 2wt.%時(shí)，材料的 、 和 倍率下的放電比容量分別為 、 、 ， 分別較包覆前的、 、 、 、 。而包覆前材料的放電容量有一個(gè)活化過(guò)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。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 15 不同 包覆溶液 pH 值 的 影響 在前面的實(shí)驗(yàn)確定了在 AlF3 的包覆量為 2wt.%時(shí)材料的首次充放電性能和倍率循環(huán)性能均有大幅提高，因此選定 AlF3 包覆量為 2wt.%，研究包覆溶液 pH 值 對(duì) AlF3的包覆是否有影響。說(shuō)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。C、 450176。C 時(shí)，材料的首次放電曲線電壓下降較慢，首次放電比容量最高。C后熱理溫度時(shí)，放電比容量比較接近且很平行。C 。 0 5001020304050Z39。而熱處理溫度為 400176。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(cè)試對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行表征。C 時(shí)，材料的首次充放電性能和倍率放電性能最好，首次充放電效率由 %提高到 %；而 、 和 下的首次倍率放電比容量分別由 、 提高到 、 。 C[J].RSC Advances,20xx,2:34233429 15 林和成，楊勇 . AlF3 包覆 鋰離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能研究 [J]. 化學(xué)學(xué)報(bào) , 20xx, 2: 104108 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 25 致 謝 本論文是在王麗老師的悉心指導(dǎo)下完成的。