锂/钠离子电池三元层状正极材料的制备及改性研究

来源 :上海应用技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:handsomels
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
层状LiNi1-x-yCoxMnyO2综合了镍、钴和锰三种元素的特性,具有高截止电压、高结构稳定性和低成本等优势。作为高能储锂层状氧化物的一员,LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)因其成本低廉、制备方法简便而备受关注。然而,由于晶体各向异性变化引起的晶间裂纹以及结构相变引起的O2释放,使得NCM在实际应用中面临着严重的安全性问题。在众多钠离子电池正极材料中,无钴O3型NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2(NMF)因成本优势和环境优势而受到研究人员的广泛关注。但NMF在充放电过程中存在复杂的结构相变,导致材料电化学性能变差。针对锂/离子电池三元层状正极材料存在的上述问题,本文通过水热法和球磨喷雾干燥法合成目标材料,采用表面包覆和离子掺杂的手段来提升材料的电化学性能。主要研究内容如下:(1)采用水热法合成NCM523前驱体,通过表面预处理技术成功将Li3PO4包覆覆在材料表面。研究结果表明:Li3PO4层既是理想的保护层又是锂离子的导电层,缓解了NCM523的降解行为,促进了锂离子的扩散。1C下循环150次后,P0.03-NCM(包覆量3wt%)的循环保持率高达92.23%,远高于原始NCM523。就全电池而言,在1C下进行100次充放电循环后,P0.03-NCM//C的容量保持率(82.92%)远高于原始NCM//C(30.21%)。(2)采用球磨喷雾干燥法成功合成了NaNi1/3Mn1/3-xFe1/3AlxO2正极材料。研究结果表明:与未掺杂材料相比,NMFA 0.005(x=0.005)表现出优越的循环稳定性,在1C下循环200次后,容量保持率为87.83%,特别是在大电流密度5C下,NMFA 0.005在200次循环后,容量衰减率仅为16.15%,远低于NMF(28.58%)。(3)采用球磨喷雾干燥法制备了一系列NaNi1/3-xMn1/3Fe1/3ZnxO2正极材料。研究结果表明:NMF-Zn 0.005(x=0.005)表现出优越电化学性能:令人印象深刻的容量(129.2m Ah g-1(0.2C))和长循环寿命(在1C和5C下循环200次,容量保持率和容量衰减率分别为86.53%和13.96%)。当电压达到4.3V时,NMF-Zn 0.005的初始容量为138.1m Ah g-1,1C下100次充放电后容量保持率为80.15%。就全电池而言,NMF-Zn0.005//HC表现出长循环寿命,在1C下循环100次后,容量衰减率仅为17.92%,远低于NMF(57.5%)。
其他文献
高铝钢连铸生产使用常规的CaO-SiO2型保护渣时保护渣中的SiO2、MnO很容易被Al还原,会导致连铸结晶器保护渣中的SiO2等组分含量迅速降低,而Al2O3的含量迅速增加,从而导致保护渣成分有巨大波动,粘度、熔化温度、结晶特性等的剧烈变化,进而极大影响连铸过程的顺行和铸坯的质量。显然,从热力学角度来看,连铸过程中保护渣中的Al2O3活度的研究对于高铝钢的生产及质量的控制具有重要的意义。本研究针
学位
某钢厂副产稀硫酸废水具有一定的酸度(3 wt.%~10 wt.%),含有铬、镍、镉、砷等重金属离子以及一定浓度(60~4700 mg/L)的铁离子。经检测发现重金属离子(铬、镍、镉、砷)含量超过钢铁厂废水排放标准,导致稀硫酸无法外送使用或排放。本文分析研究了稀硫酸中重金属离子的来源及影响因素,并提出了采用“碱中和+螯合+絮凝沉淀”法去除重金属离子。首先通过实验室小试针对模拟废水的优化处理条件进行了
学位
太阳能作为一种绿色可持续的清洁能源,可以转化为热能或电能,是传统能源最重要的替代品。多晶硅太阳能电池由于具有较低的成本而被广泛用于光伏发电领域,降低多晶硅片表面反射率是提升多晶硅太阳能电池效率的重要手段之一。本文分析了硅基太阳能绒面微结构的吸光原理,梳理了各类常见制绒方法。在此基础之上,总结了激光制绒的各类加工方法,概括了不同激光加工方法对多晶硅片表面绒面产生的相应效果,其中,激光复合方法制绒的效
期刊
新材料发展要求需要开发一种在光学显微镜下能够使金属材料产生拉伸变形、同时可以观察材料变形量影响其微观组织结构变化的微型拉伸设备。本文开展微型拉伸试验设备研究,即研制一种适用于光学显微镜下,可开展特定温度下拉伸金属材料,并同时实现对试样微观组织观察,应力应变、变形温度和应变速率数据采集的微型拉伸试验设备。微型拉伸实验设备由机械模块、电气模块、数据采集系统三个部分构成,本设计开展以下研发工作:机械模块
学位
以皮秒脉宽激光多脉冲损伤太阳能电池为背景,通过激光烧蚀电池前后表面形貌、电池伏安特性、电致发光特性获得损伤特性。采用脉宽15 ps、波长1 064 nm皮秒脉冲激光辐照三结GaAs太阳能电池进行实验。通过重频调节改变激光辐照功率,对太阳能电池栅线与非栅线部位在激光辐照下的损伤特性进行分析。实验发现辐照非栅线部位时,尽管激光光斑较小,但电池内部材料已经发生损伤,主要是由于电池内部材料有序结构的破坏逐
期刊
航空运输,因其快速性和便捷性,在整个交通运输业中所占的比重与日俱增,航空器的数量也随之快速增加。但航空器的增长受到空域容量的限制,而航空器尾流间隔是妨碍空域容量提高的关键因素,因此航空器尾流间隔则成为制约航空运输效率提升和威胁航空运输安全的重要因素,尤其在最后进近阶段的尾流间隔影响更为突出,其造成的安全问题和运行效率下降不容小觑。通常两架飞机之间的距离间隔不小于现行的尾流距离间隔标准。在最后进近过
学位
报纸
对于大多数机场来说,当航空器流量较大时容易在机动区产生冲突,而冲突的产生一方面存在安全隐患,另外一方面,解决已经产生冲突会消耗大量的时间、人力以及财力,影响后续航空器的滑行,严重时,甚至会造成连环拥堵,引起巨大的损失。为提升机动区运行效率,减少滑行冲突的产生,本文首先对滑行道系统进行了抽象,构建滑行道系统复杂网络,以石家庄机场为例,结合机动区运行方式分析滑行道系统复杂网络的静态拓扑结构,使用Gep
学位
我国目前的航线网络已不能满足交通流量的需求,临时航线应运而生,在截弯取直、减少延误、节能减排、提升航空公司运行效益方面起到了不可代替的作用,越来越被各航空公司重视。本文经过查阅资料,实地调查,收集数据进行分析、整理,分别对我国的临时航线和航线规划的现状进行研究,总结出临时航线的特点、使用过程的不足和航线规划过程中存在的问题:(1)临时航线与固定航线没有进行可视化分析,存在识别难的问题。(2)在航线
学位
随着航空运输业放松管制以及全球航空市场竞争的日益加剧,控制运营成本,提高生产效率成为航空公司保持盈利能力的关键所在。如何正确利用规模经济是航空公司面临的重要决策问题,这不仅影响航空公司的未来运营状况,还关系到航空公司的生存与发展,研究规模经济对航空公司提高生产效率具有重要的意义。本文首先回顾了国内外学者关于航空运输业规模经济的相关文献,发现大多数文献都是从传统经济学角度进行研究,但由于航空运输业具
学位