论文部分内容阅读
尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4是一种高能量密度锂离子电池正极材料,并且其4.7V高电压的特征及良好的综合电化学性能使其具备其它正极材料无法相比的优点。因此有必要对尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4材料开展深入的研究,促使其早日进入商业化的应用,以提高动力锂离子电池的性能。
本文对LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4与LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料的性能进行了研究。探究了焙烧温度对LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4材料结构、粒度、组织形貌以及电化学性能的影响,并采用Li4Ti5O12对LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4材料进行表面包覆,以此来改进材料的性能。对LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料也进行了Li4Ti5O12包覆,探究了焙烧时间与包覆量对材料结构、形貌及电化学性能的影响。采用XRD、SEM、激光粒度测试仪对材料的结构、粒度和形貌进行了表征,并通过Land电池测试仪和电化学工作站对其进行了电化学性能测试。
(1)采用溶胶-凝胶法制备了LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4正极材料,探究了不同焙烧温度对材料的电化学性能的影响。研究表明,当焙烧温度为920℃时,LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4材料在0.1C下的首次放电容量为126.5mAh/g,在0.5C下的容量为119.4mAh/g,循环50次后,其容量保持率为93.9%。
(2)采用高温固相反应结合机械球磨法制备了Li4Ti5O12包覆LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4材料,并考察了Li4Ti5O12包覆量对材料的电化学性能的影响。Li4Ti5O12表面包覆没有改变材料的晶体结构,且均为面心立方空间群结构。当Li4Ti5O12的包覆量为5wt.%时,包覆材料的循环性能与倍率性能最佳,在0.5C倍率下循环50次后,其容量保持率为97.6%。
(3)在不同焙烧时间下制各的LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料均属于面心立方空间群结构。当焙烧时间为8h时,LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料的电化学性能最佳。在0.1C下首次放电比容量为125.9mAh/g,在0.5C下容量为117.6mAh/g,循环50次后,容量保持率为91.5%。
(4)通过高温固相反应结合机械球磨法制备了Li4Ti5O12包覆LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4正极材料。表面包覆能够显著改善材料的电化学性能,并能提高材料的循环稳定性。当Li4Ti5O12的包覆量为5wt.%时,材料的循环性能与倍率性能最佳,在0.5C倍率下循环50次后,其容量保持率为95.8%。
(5)对比两种正极材料发现,未包覆与包覆的LiNi0.45Cr0.1AMn1.45O4材料比LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料的电化学性能好。
本文对LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4与LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料的性能进行了研究。探究了焙烧温度对LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4材料结构、粒度、组织形貌以及电化学性能的影响,并采用Li4Ti5O12对LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4材料进行表面包覆,以此来改进材料的性能。对LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料也进行了Li4Ti5O12包覆,探究了焙烧时间与包覆量对材料结构、形貌及电化学性能的影响。采用XRD、SEM、激光粒度测试仪对材料的结构、粒度和形貌进行了表征,并通过Land电池测试仪和电化学工作站对其进行了电化学性能测试。
(1)采用溶胶-凝胶法制备了LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4正极材料,探究了不同焙烧温度对材料的电化学性能的影响。研究表明,当焙烧温度为920℃时,LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4材料在0.1C下的首次放电容量为126.5mAh/g,在0.5C下的容量为119.4mAh/g,循环50次后,其容量保持率为93.9%。
(2)采用高温固相反应结合机械球磨法制备了Li4Ti5O12包覆LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4材料,并考察了Li4Ti5O12包覆量对材料的电化学性能的影响。Li4Ti5O12表面包覆没有改变材料的晶体结构,且均为面心立方空间群结构。当Li4Ti5O12的包覆量为5wt.%时,包覆材料的循环性能与倍率性能最佳,在0.5C倍率下循环50次后,其容量保持率为97.6%。
(3)在不同焙烧时间下制各的LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料均属于面心立方空间群结构。当焙烧时间为8h时,LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料的电化学性能最佳。在0.1C下首次放电比容量为125.9mAh/g,在0.5C下容量为117.6mAh/g,循环50次后,容量保持率为91.5%。
(4)通过高温固相反应结合机械球磨法制备了Li4Ti5O12包覆LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4正极材料。表面包覆能够显著改善材料的电化学性能,并能提高材料的循环稳定性。当Li4Ti5O12的包覆量为5wt.%时,材料的循环性能与倍率性能最佳,在0.5C倍率下循环50次后,其容量保持率为95.8%。
(5)对比两种正极材料发现,未包覆与包覆的LiNi0.45Cr0.1AMn1.45O4材料比LiNi0.45Fe0.1Mn1.45O4材料的电化学性能好。