论文部分内容阅读
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等诸多优点,已经成功应用于便携式电子设备中,同时正在大规模地向电动汽车和储能设备领域发展。然而目前的锂离子电池性能已经无法满足上述日益增长的需求。为了提高锂离子电池的性能,发展新型的锂离子电池正、负极材料具有重要意义。本论文在深入调研高容量富锂正极材料(LR-MNC,实际容量>250 mAh g-1)和氧化镍负极材料(NiO,理论容量718 mAh g-1)的研究进展基础上,开展了基于碳酸盐共沉淀法制备富锂正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mno.54O2及掺杂改性、微乳液法辅助制备一维空心结构NiO及电化学性能研究工作。主要内容如下:针对LR-MNC容量衰减、电压衰减以及倍率性能和热稳定性差的问题,对碳酸盐共沉淀法结合后续高温煅烧制备的表面多孔的球状Lii.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2分别进行了 Al、F单一元素掺杂和共掺杂改性的研究。A1&F共掺杂结合了 Al、F单一元素掺杂的优势,可以有效缓解由层状结构向尖晶石结构的转变,因而可以抑制容量衰减和电压衰减:在0.5 C循环150次后,放电容量为217 mAh g-1且容量保持率为88.21%,平均放电电压衰减仅为0.4019 V。另一方面,A1&F共掺杂可以提高离子和电子传导率,进而提升倍率性能,10C下的放电容量高达157 mAhg-1。此外,A1&F共掺杂使材料的热稳定性得到改善,初始放热峰高达273℃且总产热量低至221 Jg-1。针对NiO在充放电过程中的体积膨胀问题,采用微乳液水核提供合成一维材料的模板,并利用奥氏熟化机制制备了一维空心NiO负极材料,具有均匀的形貌和优异的电化学性能。0.1 C首次放电容量为1086.2 mAh g-1,首次库伦效率为75.00%, 100次循环后放电容量保持为884.8 mAh g-1; 5 C首次放电容量为429.7 mAh g-1,经过80次循环后容量为492.5 mAh g-1; 10 C高倍率下的平均放电容量也高达363.0 mAh g-1。原反应体系放大10倍制备的NiO材料或利用回收油相制备的NiO材料均具有一维空心结构,电化学性能较好,证明了产物可以利用放大反应大量制备,并可以重复利用油相,降低成本,减少废弃有机试剂的污染。