锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备及改性研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq182894393
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
传统的燃油汽车带来的尾气污染,让人们逐渐把视线转移到纯电动汽车和混合动力汽车等新能源汽车上。然而,现有的商业化锂离子电池电压平台与能量密度较低,无法满足新能源汽车动力电池的需要,研发高功率密度和高比能量密度的锂离子电池迫在眉睫。尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4正极材料理论比容量高达146.7 mAh/g,电压平台高达4.7 V,理论能量密度高达690Wh/kg,是锂离子动力电池正极材料的理想选择。
  以Li2CO3、NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O或NiO和MnCO3为原料,采用球磨固相法制备了LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,研究了不同的Ni源、煅烧温度和煅烧时间对LiNi0.5Mn1.5O4的结构、形貌及电化学性能的影响。电化学测试结果表明,以NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O为Ni源,在500℃预烧5 h,800℃煅烧12 h制备的材料在0.2 C、1 C和3 C下充放电,最大的放电比容量可达137、124.8和119.6mAh/g,在1 C和3 C循环100次之后容量保持率分别为81.9%和84.6%。在1 C充电,3 C、5 C和10 C放电,放电比容量可达123.8,119.0和102.4mAh/g。
  以Ni(CH3COO)2·4H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O、H2C2O4·H2O和Li2CO3为原料,通过共沉淀法制备了LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,研究了预烧温度、煅烧温度和煅烧时间对LiNi0.5Mn1.5O4的结构、形貌及电化学性能的影响。电化学测试结果表明,在450℃预烧5 h,800℃煅烧12 h制备的材料具有最好的电化学性能,在1 C,3 C和5 C下最大的放电比容量分别为113.4、104.5和87.0mAh/g,在1C下循环50次,3 C和5C下循环100次,容量保持率分别为95.1%、93.1%和80.9%,此条件下制备的材料具有较高的放电比容量,尤其是大倍率下的充放电能力较好。
  采用一种简单的液相法制备了锂离子导体硼酸锂表面修饰改性的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,透射电镜测试表明,硼酸锂成功地包覆在LiNi0.5Mn1.5O4表面。电化学测试结果表明,硼酸锂与LiNi0.5Mn1.5O4材料质量比为1:100的样品在1 C下放电比容量最大为111.0mAh/g,循环100次后衰减为101.5mAh/g,容量保持率高达91.4%,高于纯相LiNi0.5Mn1.5O4的85.9%。在1 C下充电,10 C下放电,放电比容量高达106.3mAh/g。交流阻抗测试结果表明,LBO包覆有效地减小了电池的阻抗,提高了材料的锂离子扩散系数,改善了材料的电化学性能。
其他文献
随着社会经济的发展和智能化集成水平的不断推进,风力发电在社会上的关注度也日益增长。并入电网运行已经是风力发电最主要的运行方式,在电力系统中风力发电所占的比例也越来越大。但是,由于风资源自身固有的随机性使得风力发电输出功率是不稳定的,这对于精确度、稳定度要求较高,偏差较为敏感的电力系统而言是非常不利的。为了减小并网型风力发电机组对电网稳定性的威胁,除了降低风电自身的随机性之外,还需要从电力系统的调度
学位
随着“电网友好型”风电场的提出,各国风电并网导则要求双馈风电机组(doubly-fed induction generator, DFIG)能够对系统频率变化做出响应。但通过引入虚拟惯量控制来提高风电机组的并网性能,势必会给电网的稳定性带来新的变化。因此,迫切需要研究含虚拟惯量控制的双馈风电机组接入对系统小干扰稳定性的影响。本文的主要内容和成果有:针对含虚拟惯量控制的双馈风电机组,建立考虑锁相环(
学位
锅炉引风机往往存在因选型不当导致风压富裕度过大,从而耗电量过高的问题。对于选型不当的风机,通过技术改造就可以使其全压与风量适当降低,与管路系统更加匹配,就可以减少因为裕量过大而造成的高耗电量。本文以某电厂耗电量过大的轴流引风机为改造对象,综合考虑风机叶片材质、改造时间与改造成本,切削叶片是一种经济且有效的改造方法。以往的切削叶片改造法有对叶轮整体切削一定高度的方法,或者切削掉部分叶片的方法,本文新
学位
背景:炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD),包括溃疡性结肠炎(ulcerative eolitis,UC)和克罗恩病(Crohns disease,CD),是一种病因尚未完全明确的慢性炎症性肠病,临床表现是持续或反复发作的腹泻、粘液脓血便、腹痛和里急后重。但由于对本病的发病机制尚未完全明确,目前还没有疗效显著、副作用小的治疗药物,故寻找新型有效的治疗药物是目前
学位
目的:分别制备聚乳酸/羟基乙酸共聚物(PLGA)/自固化磷酸钙人工骨(CPC)支架和DR-PLGA(骨碎补总黄酮-聚乳酸/羟基乙酸共聚物)/自固化磷酸钙人工骨(CPC)复合物支架,UV法测定DR-PLGA/CPC支架中载药量、包封率,观察PLGA/CPC支架和DR-PLGA/CPC复合物对家兔股骨缺损的影响。方法:1.采用乳化溶剂挥发法制备PLGA/CPC支架与DR-PLGA/CPC复合物,并参阅
学位
能源是人类生产、生活的重要物质基础,提高能源利用率、减少环境污染是社会经济可持续发展的必然选择。而对于新型能源转换装置的研究则是实现能源高效利用,环境低污染的有效途经。电推进技术、磁流体发电技术因其结构简单、易于调控及高效率的特点,成为了一种十分具有前景的高新型能源转换技术。本文提出了新型等离子体-爆震发电系统,并以数值模拟和实验验证为主要的研究方式,对该系统的核心问题:大气压下法拉第型电推进的特
学位
自从2008年在LaOFeAs中发现高温超导电性以来,铁基高温超导体成为了凝聚态物理研究的一个重要方向,发现更高超导转变温度(Tc)的铁基超导体和理解铁基超导体的高温超导机制是铁基超导体研究的两个重要问题。FeSe超导体和它相关的体系由于它们简单的晶体结构和奇特的电子、物理特性引起了研究人员的广泛关注。2012年,清华大学薛其坤研究组使用扫描隧道显微镜(STM)在单层的FeSe/SrTiO3薄膜发
学位
2008年,惠普(HP)实验室在《Nature》上首次报道了非线性忆阻的实现性。在此背景下,学术界迅速掀起了一股对忆阻的研究热潮,特别是在忆阻混沌电路方面。目前,从现有的忆阻混沌电路研究来看,绝大多数的研究主要集中在利用模拟忆阻特性的忆阻来构造混沌电路。而对基于惠普忆阻模型的混沌电路研究却少之又少,其原因可以归结为两个方面:一是克服边界问题的惠普忆阻数学模型复杂,该模型在边界处存在切换情形;二是由
学位
尖晶石型铁氧体作为一类重要磁性材料,其特殊的光学、电子和磁特性,使得其被广泛应用于电子器件、信息存储系统、磁性器件、通讯设备和微波装置等方面。因此本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算和广义梯度近似(GGA)+U的方法,系统研究了掺杂对尖晶石型钴铁氧体和锌铁氧体的晶体结构、电子结构与磁性能的影响及其相关物理机制。本文研究了尖晶石型钴铁氧体(CoFe_2O_4)材料的结构稳定性、磁性能和电子结构。
学位
动力时程分析法被认为是较精确的结构分析方法,各国抗震规范都做出规定,对重要的建筑结构应采用时程分析法作为补充计算。但是由于地震动的随机性和不确定性,使得结构在相同幅值的不同地震作用下具有不同的反应,那么在对结构进行时程分析时应选择哪些地震记录作为输入呢?各国规范中并没有给出详细的说明。对于一些特别重要的结构,应保证结构具有足够的抗震性能。本文以核电结构为研究对象,搜集大量地震记录,包括常规的板壳内
学位