富镍系LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电极材料的制备及改性研究
相比于人们对锂电池其他正极材料的深入研究发现，富镍系LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)材料因其高能量密度及低成本被认为在电车上能够得到广泛的应用。但是在实际应用中，NCM811材料因其内部易发生Ni2+/Li+混排和外部易与电解液发生附加反应而存在循环性能差、首次库伦效率低等缺点。为了改善其缺点，本文分别采用球磨-喷雾干燥法和溶剂热法制备NCM811正极材料，并探究不同的工艺参数、掺杂不同比例的Ti离子以及包覆不同比例的TiO2这些因素对NCM811正极材料的影响。主要研究内容如下： (1)采用球磨-喷雾干燥法制备NCM811正极材料，探究了不同工艺参数如溶液固含量、球磨转速及时间对材料的晶相、一次颗粒粒径及电化学性能的影响。研究表明：溶液固含量为35%，在球磨转速为2000rmin-1、时间为60min下所合成的材料为层状晶体结构，颗粒尺寸大小均一，在1C倍率、150次循环后的比容量保持率是78.80%。 (2)采用最佳工艺参数及相同的方法制备Li1.05-xNi0.8Co0.1Mn0.1TixO2(x=0,0.005,0.01)材料，研究不同比例的钛掺杂对NCM811材料的晶相、形貌和充放电性能的影响。其中，Li1.045Ni0.8Co0.1Mn0.1Ti0.005O2材料在锂层中的Ni2+含量从4.4%(纯相样品)降低到2.5%，并且在1C倍率下循环150圈之后，Li1.045Ni0.8Co0.1Mn0.1Ti0.005O2材料的放电比容量保持率比NCM811电极材料提高了18%。 (3)采用溶剂热法制备NCM811正极材料，研究了不同工艺参数如溶剂、溶剂热温度及时间对材料的晶相及充放电性能的作用。最佳工艺参数：溶剂为体积比是1:1的乙二醇和水、溶剂热温度为200℃、反应时间为12h时，材料具有较好的结晶度且在1C下具有133.1mAhg-1的初始放电比容量。 (4)对溶剂热法制备的NCM811正极材料进行钛改性，并研究不同量的双重钛改性对材料的晶相、形貌及电化学性能的影响。研究表明：钛的改性量为0.01mol时，材料在锂层中的Ni2+含量从7.9%(纯相样品)降低到3.4%；适当比例的TiO2包覆的NCM811材料表面具有较低的残留锂盐量；改性量为0.01mol的材料在0.5C下具有84.16%的初始库伦效率，在5C下的初始放电比容量是144.4mAhg-1。
锂离子电池;球磨-喷雾干燥法;溶剂热法;钛改性
上海应用技术大学
硕士
化学工程
刘艳;曹银平
2020
中文
TM912
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）