【摘 要】
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随着便携式储能和新能源汽车的发展,高性能锂离子电池的开发以及锂离子电池的回收都成为人们关注的焦点。本文以湿法对钴进行回收。利用回收的钴材料,以共沉淀法合成镍钴锰三元富锂正极材料,并利用具有多孔结构的MOF材料对其表面包覆改性,得到电化学性能较好的正极材料。此外,还通过水热法合成纳米级活性材料,并加入活性剂改善形貌结构,合成粒径均匀,晶体结构完整、容量较高的富锂正极材料。本文首先通过直接共沉淀法制备
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随着便携式储能和新能源汽车的发展,高性能锂离子电池的开发以及锂离子电池的回收都成为人们关注的焦点。本文以湿法对钴进行回收。利用回收的钴材料,以共沉淀法合成镍钴锰三元富锂正极材料,并利用具有多孔结构的MOF材料对其表面包覆改性,得到电化学性能较好的正极材料。此外,还通过水热法合成纳米级活性材料,并加入活性剂改善形貌结构,合成粒径均匀,晶体结构完整、容量较高的富锂正极材料。本文首先通过直接共沉淀法制备Mn0.54Ni0.13Co0.13(OH)2的前驱体,然后与氢氧化锂机械球磨混合,烧结,制备三元富锂正极材料。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)对其晶体结构和表面形貌进行分析。对合成的正极材料进行恒流充放电(GCD)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)电化学性能测试分析。实验结果表明:前驱体制备在pH=11,混合烧结温度为850℃时,合成的正极材料具有较好的电化学性能。在0.1C(1C=250mAh/g)的充放电倍率下,首次放电容量为268mAh/g,50次循环后容量保持为186mAh/g。共沉淀法具有较好的工业应用,但首次放电容量损失较大,循环性能和大电流放电能力差。本文通过水热法合成UIO-66材料,对制备的富锂正极材料表面进行包覆。0.1C倍率下,未被包覆的正极材料首次放电容量为217mAh/g,50次充放电循环后,容量保持为153mAh/g,容量保持率为70.5%;当表面包覆UIO-66的量为10%时,具有较好的电化学性能:0.1C倍率下,首次放电容量为235mAh/g,50次循环后容量保持为209mAh/g,容量保持率为88.9%。此外在1C倍率下,经50次循环后容量为167mAh/g,表明包覆后的正极材料循环性能和大电流下的容量保持率都有明显提升。通过水热法合成富锂正极材料,得到均匀的、纳米级的层状材料。经电化学性能测试,0.1C倍率下,水热合成36h的富锂正极材料首次放电容量为325mAh/g。经100次循环后容量保持为297mAh/g,容量保持率为91.4%。当水热反应溶剂中加入乙二醇时,得到的正极材料首次放电容量可达617mAh/g,可能与材料中镍含量的提高有关。
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