【正文】 LiNil/3Co1/3Mnl/3O2 乙酸鋰 乙酸鎳 乙酸鈷 乙酸錳 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 15 實驗結(jié)果與討論 樣品的結(jié)構(gòu)分析 通過 X 射線衍射分析 (XRD)得到的衍射峰進行分析對比，得到兩種方法 (共沉淀法和溶膠 凝膠法 )合成的材料晶體結(jié)構(gòu)都為密排六方結(jié)構(gòu)，通過與標準卡片 (PDF)的對比，衍射線條的每一個特征峰 (對應相應的衍射面 )都擬合的很好，但是衍射線強度還是有所差異，這主要受到樣品制備過程燒結(jié)溫度和隨后冷卻過程的影響。不同的溫度對材料的結(jié)晶性有很大的影響，圖 為不同燒結(jié)溫度下正極材料 (共沉淀法 )的 XRD 圖。 10 20 30 40 50 60 70Intensity/ .900℃850℃800℃ (113)(110)(108)(107)(105) (003)(101)(006)(102) (104)2 ? / deg.750℃ 圖 不同溫度下 處理 20 h 樣品的 X 射線衍射圖 上圖為不同溫度下處理 20 h 樣品的 X 射線衍射圖。從圖中可以看出，隨著處理溫度的增加， (006)/(102)和 (018)/(110)沒有明顯變化， 但 I003/I104的值逐漸增大， 其中， 900 ℃樣品與 850 ℃ 樣品差距不大， 800 ℃ 樣品略高于 ，而 750℃ 樣品則小于 1。這說明樣品在 750 ℃ 以上焙燒 20h 時具有較好的層結(jié)構(gòu)，但是在 800 ℃ 以上時陽離子混排比較小。 通過溶膠 凝膠法和共沉淀法制備所得的鋰離子正極材料的 XRD 圖如圖 所示：其中 (a)圖為 溶膠 凝膠法所 得， (b)圖為 共沉淀法所得。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 16 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Intensity(a.u.)2 The t a (de g ree ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Intensity(a.u.)2 The t a (de g ree ) (a) (b) 圖 不同方法制備 LiNil/3Co1/3Mnl/3O2 正極材料的 XRD 圖 由圖 可知：兩種方法制備的材料的 XRD 圖大體相似，但是存在一些細小的差異。 樣品的形貌分析 圖 為凝膠 溶膠法制備所得樣品的 SEM 圖，由圖知：該材料具有較均勻的顆粒粒度，粒 徑在 100~300nm 之間，形狀接近球形。包覆措施改變了初始 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的形貌，由類球形向方形轉(zhuǎn)變，并且包覆后形成的薄膜才能薄厚均勻，不會對電極材料的電化學性能產(chǎn)生影響。對于維持材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和得到良好的循環(huán)性能具有良好的作用。 圖 凝膠 溶膠法制備所得樣品的 SEM 圖 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 17 材料的電化學性能分析 ⑴ 充放電性能分析 0 10 20 30 40 50 60 70 802 .53 .03 .54 .04 .5Voltage(V)C a p a ci t y (m Ah/g)1C0 . 5 C0 . 1 C 圖 溶膠 凝膠法制備的 LiNil/3Co1/3Mnl/3O2 材料在 ~ 的初始充放電曲線 圖中分別用不同的倍率進行充放電測試，依次是 、 C 和 1C。在不同的充放電倍率下，三條曲線的變化大致相同，但是變化速率明顯不一樣，鋰離子正極材料的首次充電容量分別達到 130mAh/g、 154mAh/g、 160mAh/g，放電容量分別為 120 mAh/g、138 mAh/g、 149 mAh/g，容量保持率在 90%左右，之所以在不同倍率下的變化速率不一樣，是因為高倍率下的電流比低倍率下的電流要大，較大的電流會導致電極極化，從而導致 充放電速率不一樣。 ⑵ 循環(huán)性能分析 0 5 10 15 20 25 30120130140150160170 Specific Capalcity/ mAh/gCy c l e Num ber1 0 . 1 C2 0 . 5 C3 1 C123 圖 LiNil/3Co1/3Mnl/3O2 材料在 ~ 條件下的循環(huán)性能圖 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 18 圖 為 LiNil/3Co1/3Mnl/3O2材料在 ~ ， 從圖中可以看出，在高倍率下材料的循環(huán)性能明顯下降，循環(huán)次數(shù)也相應的減少。這與高倍率下會導致材料的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，有可能是材料的層狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導致鋰離子的嵌入和脫出受阻，從而使得不可逆容量增加。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 19 結(jié) 論 本實驗通過共沉淀法和凝膠 溶膠法成功合成了 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2，并利用 XRD、SEM、充放電及循環(huán)性能測試對其進行結(jié)構(gòu)、形貌研究，利用電化學工作站測試了它的電化學性能，具體的內(nèi)容如下。 ⑴ 通過溶膠 凝膠法利用乙酸鹽 (Li、 Ni、 Co、 Mn)和檸檬酸通過調(diào)節(jié)到適宜的 PH，在一定溫度燒結(jié)，得到 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料，對其進行 XRD、 SEM、電化學性能測試。 ⑵ 通過共沉淀法利用硝酸鹽 (Ni、 Co、 Mn)和氫氧化鈉及氨水組成的沉淀體系，計入一定量的 SDS，水合肼調(diào)節(jié)到 PH=11 制得前驅(qū)體 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2，按 Li/( Ni、 Co、Mn)= 的摩爾比將氫氧化鋰與前驅(qū)體混合，在一定的溫度下燒結(jié)得到正極材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。對其進行 XRD、 SEM、電化學性能分析。 ⑶ 雖然成功的制備了 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正極 材料并對 其 進行了 研究 ，但是由于外部各方面原因并沒有達到 預 想的理想 效果 ，主要是實驗誤差的影響。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 20 致 謝 本論文是在王 新偉 導師的悉心指導下完成的。王老師對我們耐心負責，對課題態(tài)度嚴謹。導師以其淵博專業(yè)知識，高尚的人格影響了我們這些學生。是我在大學期間遇到的良師之一。老師本著認真負責的態(tài)度 ， 希望我們能夠在這次畢業(yè)設計中學習到一些理論知識 。 同時更重要的是認識和了解材料化學的研究方法和一些實驗 ，這讓我們倍受鼓舞。在論文寫作、外文翻譯、軟件使用上，導師都給我們有耐心的指導，最終問題都一一解決了。在此我輕聲的向?qū)熣f一聲：老師，謝謝您，您辛苦 了！ 在論文撰寫期間，機電學院的丁志強同學在實驗方面給與了我很大的幫助，他對待實驗的那種嚴謹讓我欽佩，同時也值得我去學習。在此特別感謝丁志強同學在實驗上對我的指導和幫助。 大學四年的生活已經(jīng)到了尾聲，一路走來，我收獲的不僅是知識的積累，更是全面素質(zhì)的提升。一路上我學到的對待問題的態(tài)度和研究問題的方法讓我們在今后人生道路中從容面對挑戰(zhàn)和壓力。 最后，我再次 感謝在做畢業(yè)設計期間給與我?guī)椭c鼓勵的同學和老師 ， 感謝他們在學習和生活中對我鞭策 。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 21 參考文獻 [1] 雷永泉 ,萬群 ,石永康等 .新能源材料 [M].天津 :天津大學出版社 ,2021:185. [2] 吳其勝 .新能源材料 [M].上海 :華東理工大學出版社 .2021:4375. [3] 吳 宇平 ,戴曉兵 ,馬軍旗 ,程預江 .鋰離子電池：應用與實踐 [M].北京 :北京工業(yè)出版社 ,. [4] 于敬杰 ,王昌胤等 .鋰離子電池正極材料的晶體結(jié)構(gòu)及電化學性能 [J].化工進展 .. [5] Ritchie A G, Giwa C O, Lee J C, Bowles P, Gilmour A, Allan J, Rice D A, Brady F, Tsang S C E. Future cathode materials for lithium rechargeable batteries[J]. Joumal of Power Sources,1991,80:98102 [6] 楊軍 ,解晶瑩 ,王久林 .化學電源測試原理與技術(shù) [M].北京 :化學工業(yè)出版社 .. [7] 王曉亞 .鋰離子電池正極材料 的制備與電化學性能研究 [D].復旦大學 ,2021. [8] K. M. Shaju, G. V. S. Rao, B. V. R. Chowdari. Performance of Layered (LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2) as cathode for LiIon Batteries[J].,48:145151. [9] S. Whitfield,I. j. Davidson, L. M. D. Cranwick et al. Investigation of Possible Superstructure and Cation Disorder in the Lithium Battery Cathode Material LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 using Neutron and Anomalous Dispersion Powder Diffraction[J]. Solid State ,176:463471. [10] T. Ohzuku, Y. Makimura. Layered lithium insertion material of LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 for Lithiumion batteries[J]. Chem. Lett. 68 (2021) 642643.