過渡金屬氧化物晶體的結(jié)構(gòu)調(diào)控與儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、日益嚴(yán)重的能源危機(jī)及環(huán)境污染促使新能源技術(shù)和二次電源快速發(fā)展。作為當(dāng)下最具潛力的二次電源，鋰離子電池正朝著更高比能量和更好安全性方向發(fā)展。其中，電池材料成為開發(fā)新型鋰離子電池的關(guān)鍵。目前主流的鋰離子電池材料是過渡金屬氧化物:LiCoO2材料因高的能量密度、循環(huán)及倍率性能而被廣泛應(yīng)用，如何通過改性來提高LiCoO2在高電壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和儲(chǔ)鋰性能是該材料得以進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵;LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料因可逆容量及安全性

2、能高而被用作動(dòng)力電池材料，但長期儲(chǔ)存后該材料性能不斷衰減，探究其儲(chǔ)存過程的界面及電性能變化對(duì)此材料的應(yīng)用至關(guān)重要;另外，為匹配正極材料的應(yīng)用，開發(fā)以ZnM2O4為代表的過渡金屬氧化物負(fù)極材料也成為研究的熱點(diǎn)。
　　本論文主要探究了以下三方面的內(nèi)容:
　　1.草酸鹽前驅(qū)體摻雜法制備LiCoO2正極材料:通過先設(shè)計(jì)制備Al3+摻雜草酸鈷前軀體，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝l3+摻雜、以及Al3+/Na+雙摻雜的LiCoO2產(chǎn)物。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，

3、Al3+摻雜可顯著減小LiCoO2的晶體粒徑、提高材料的電壓平臺(tái)及循環(huán)穩(wěn)定性。此外，前驅(qū)體摻雜法制備的Li-Co-Al-O對(duì)比Al2O3固相摻雜法產(chǎn)物，放電中壓更穩(wěn)定、循環(huán)和倍率性能也更優(yōu)。對(duì)于Al3+/Na+雙摻的LiCoO2樣品，從HRTEM條紋計(jì)算中發(fā)現(xiàn)Na+摻雜擴(kuò)大了層間距，1C循環(huán)測(cè)試進(jìn)一步確認(rèn)了最優(yōu)Al3+/Na雙摻比例（Na+摩爾摻雜0.2％，Al3+摩爾摻雜0.5％）。
　　2.LiNi0.8Co0.15Al0.0

4、5O2(NCA)材料在儲(chǔ)存過程的界面結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究:本實(shí)驗(yàn)基于商用NCA材料，圍繞曝露溫度、暴露濕度、暴露時(shí)間等因素開展了系統(tǒng)研究。研究發(fā)現(xiàn):NCA材料表面曝露1天即出現(xiàn)新生薄層，且新生薄層隨曝露時(shí)間延長而增厚，薄層含有NiO和部分無定型LiOH/Li2CO3混合物;曝露溫度對(duì)表面薄層厚度影響最大;曝露后，NCA整體的Li/Ni混排加劇，Ni2+含量增加;曝露后，材料儲(chǔ)鋰性能發(fā)生劇烈衰減。
　　3.Zn-Mn-O在堿液中的結(jié)