Mg2、Si4掺杂对LiLi132x3NixMn23x3O2材料的结构和电化学性能影响研究.pdf

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硕士学位论文

2+ 4+
论文题目: Mg 、Si 掺杂对 Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2
材料的结构和电化学性能影响的研究



研究方向锂离子电池正极材料
专业名称材料加工
研究生姓名徐宝和
导师姓名、职称钟盛文(教授)


2012 年 04 月 07 日
江西·赣州
摘要
层状富锂锰基正极材料 Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2 以其较高的放电比容量、较
好的结构稳定性、较低的成本等优势成为了近年来的研究热点。但是某些掺杂组
分对该材料结构性能的影响还有待进一步考察,本论文通过优化合成工艺和采用
MgO、SiO2、CaO 以及负离子掺杂改性的方法,以期提高 Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2
(x = 、)的综合性能。
本论文通过正交实验处理焙烧温度和保温时间,得出了最适宜的焙烧制度:
采用三段焙烧方式,其中 20℃至 500℃的升温速率是 ℃/min 保温时间为 4 小
时,500℃至 750℃至 900℃温度段的升温速率为 5℃/min,保温时间比例为 4:
16。合成出的正极材料 Li[]O2 具有如下的电化学性能:在恒温
25℃下、 化成 循环、1C 倍率条件充放电,材料首次放电比容量为
mAh/g,100 次循环后放电比容量为 143 mAh/g,容量保持率为 %;正极材
料 Li[]O2 首次放电比容量 mAh/g,250 次循环之后容量衰减
为 122 mAh/g。
本论文研究了氧化镁掺杂, 对层状富锂锰基正极材料
Li[]O2 和 Li[]O2 的影响。研究结果显示,掺杂
2%MgO 材料 Li[]O2 的样品表现出良好的电化学性能,电池在
恒温 25℃1C 倍率、 化成 ~ 条件下循环首次放电比容量为
mAh/g 循环 200 次后为 mAh/g,材料衰减得幅度最小且循环的稳定性最佳。
掺杂2%MgO 和 2%LiF 样品 200 次循环后放电比容量能略微增加。掺杂了 1%MgO
掺杂材料 Li[]O2 的样品首次放电比容量为 mAh/g 循环 500
次后为 mAh/g,材料衰减得幅度最小且循环的稳定性最佳。CaO 掺杂材料
Li[]O2 后样品电化学性能急剧下降。
本论文研究了氧化硅掺杂, 对层状富锂锰基正极材料
Li[]O2 和 Li[]O2 的影响。研究结果显示,掺杂
1%SiO2 的材料 Li[]O2 结构稳定性有一定的提升,电池在恒温
25℃、1C 倍率、 化成 ~ 条件下循环首次放电比容量为 mAh/g
循环 200 次后为 mAh/g。SiO2 掺杂材料 Li[]O2,当掺杂量
1%时能提高材料的倍率恢复性能和循环性能,对极片的热稳定性也有一定的提
升。
关键词:锂离子电池、正极材料、循环性、掺杂改性

I
Abstract
In recent years layer rich lithium manganese base positive materials
Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2 (x = , ) with its high discharge specific capacity
good structural stability and lower cost has ing one of the hot topics in the
study of material. But some of the material structure ponents influence on
the performance of the remains to be further investigation. This thesi