锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备及表面包覆的研究

论文摘要

随着电子设备的快速发展以及能源和环境问题的日益突出,人们对化学电源提出了更高的要求。锂离子电池以其高电压、比能量大、循环寿命长、污染小等优点而得到广泛的应用。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,成为众多研究者研究的热点。尖晶石LiMn2O4以其高电压、高安全性、低成本、对环境友好等优点成为锂离子电池正极材料研究的焦点,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。 本文在综述锂离子电池及其相关材料的基础上,分析了国内外尖晶石LiMn2O4的研究现状。可知,LiMn2O4正极材料的不足之处在于原料的均匀性不好,结构不稳定,容量衰减快,循环可逆性差。许多研究者对此做了大量研究,认为造成LiMn2O4材料容量衰减的原因主要是锰离子在电解液中的溶解,Jahn-Teller效应以及高电位下电解液的分解。一些研究者提出,电解液对LiMn2O4的腐蚀溶解是导致材料容量衰减和循环性能恶化的直接原因。 为了改善LiMn2O4在循环过程中的结构稳定性,抑制锰的溶解,人们提出了很多种解决办法,如合成工艺优化、掺杂、表面包覆及电解液改进等,并取得了一定进展。本文主要研究了LiMn2O4的合成工艺及在其面包覆LiCoO2,借助X-射线衍射仪、扫描电镜、电池性能测试仪等分析检测仪器,对合成样品的组成、结构、形貌和材料性能等进行分析,以考查合成条件(温度,时间,原料

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 锂离子电池简介
• 1.2.1 锂离子电池的发展简史
• 1.2.2 锂离子电池的工作原理和特性
• 1.2.3 锂离子电池的应用现状
• 1.2.4 锂离子电池的应用前景
• 1.3 锂离子电池正极材料的研究进展
• 1.3.1 钴酸锂正极材料
• 1.3.2 镍酸锂正极材料
• 1.3.3 锰酸锂正极材料
• 4正极材料'>1.3.4 LiFePO₄正极材料
• 2O₄的研究现状'>第二章 LiMn₂O₄的研究现状
• 2O₄的制备方法'>2.1 尖晶石LiMn₂O₄的制备方法
• 2.1.1 固相合成法
• 2.1.2 溶胶-凝胶法
• 2.1.3 共沉淀法
• 2.1.4 熔融浸渍法
• 2.1.5 乳胶干燥法
• 2.1.6 微波加热合成法
• 2O₄的结构和性能'>2.2 尖晶石LiMn₂O₄的结构和性能
• 2O₄的结构'>2.2.1 尖晶石LiMn₂O₄的结构
• 2O₄的电化学性能'>2.2.2 尖晶石LiMn₂O₄的电化学性能
• 2O₄容量衰减的机理'>2.3 尖晶石LiMn₂O₄容量衰减的机理
• 2.3.1 Jahn-taller效应
• 2.3.2 锰的溶解
• 2.3.3 电解液的氧化分解
• 2O₄容量衰减过快的办法'>2.4 解决LiMn₂O₄容量衰减过快的办法
• 2.4.1 合成工艺优化
• 2.4.2 富锂方案
• 2.4.3 掺杂
• 2.4.4 表面包覆
• 2.4.5 电解液改进
• 2.5 本论文的研究内容和意义
• 第三章 实验部分
• 3.1 主要化学试剂
• 3.2 主要实验设备
• 3.3 材料性能的测试方法
• 3.4 材料的电化学性能测试
• 第四章 实验研究
• 2O₄材料结构和性能的影响'>4.1 合成工艺对LiMn₂O₄材料结构和性能的影响
• 2O₄的合成'>4.1.1 LiMn₂O₄的合成
• 4.1.2 原料配比对材料性能的影响
• 4.1.3 合成温度对材料性能的影响
• 4.1.4 合成时间对材料性能的影响
• 2O₄材料表面包覆的研究'>4.2 LiMn₂O₄材料表面包覆的研究
• 4.2.1 试样的制备
• 4.2.2 电化学性能测试
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.3 结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 实验结论
• 5.2 展望与建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录 研究生阶段发表的论文