纳米富锂Ni-Mn基正极材料的表面改性及电化学性能研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sonical
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
锂离子电池(LIBS)作为动力源已经被广泛应用到电动汽车(混合动力车,插电式动力车和电动车)和储能系统(ESS)中。为满足其在电动汽车上的商业化应用,要求电极材料具有能量高、安全性好、寿命长、成本低和环境友好的特点。富锂锰基正极材料在2.0-4.8 V电压下,放电容量达到200mAh/g以上受到广泛关注。然而,该材料具有首次不可逆容量大、倍率性能和结构稳定性较差的缺点,阻碍了其商业化应用。本文中,通过锂锰基正极材料的表面包覆改性,改善了材料的电化学性能。  首先,本文通过正硅酸四乙酯(TEOS)定向水解合成了包覆SiO2的富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2 (LNMO)。通过控制TEOS的用量可以得到厚度均一可控的非晶态包覆层。循环伏安测试结果表明,SiO2包覆层能够提高锂离子在材料表面嵌入脱出的有序度,加速材料的活化,保留材料表面的O空位,提高首次库伦效率。不同循环圈数的电化学交流阻抗谱和倍率性能测试结果表明,包覆层能够通过抑制电解液的副反应,降低材料的电荷转移阻抗,提高材料的锂扩散系数,表现出良好的倍率性能,0.5wt.%包覆量的材料0.5wt.% S-LNMO,0.5C(100mAh/g)循环活化50次后,20C(4000 mA/g)和2.0~4.8 V的条件下,容量保持在100mAh/g。向电解液中添加1000/2000ppm的H2O,进行电化学测试发现,非晶态的SiO2能够有效地通过牺牲包覆层的方式,吸收电解液产生的HF,抑制H+和Li+的交换反应,保持材料的电化学性能。在60℃下进行高温性能测试表明,SiO2包覆层有效提高了材料的循环性能。  其次,在碳酸盐前驱体上进行SiO2包覆,后续配锂、高温煅烧,获得了原位包覆快离子导体Li2SiO3的富锂锰基正极材料。SEM测试发现,煅烧过程中SiO2作为熔融助剂使材料烧结团聚,形成致密一次粒子。XRD结果表明SiO2熔融状态下改善Li2O在晶体中扩散过程,材料的层状结构得到改善,材料中金属阳离子有序度提高。作为快离子导体的表面不均匀颗粒包覆物Li2SiO3,显著提高了材料的倍率性能,其中处理量少的S2-LNMO材料,表现出最佳的倍率性能,5C时放电容量为164.5mAh/g,高于空白材料U-LNMO的133.2mAh/g和发生严重颗粒团聚的S2-LNMO的140.1mA/g。  最后,本文对静电纺丝合成微纳结构富锂锰基正极材料的合成路线进行了探究,静电纺丝液的进液速率为0.4mL/h得到的前驱体直径均匀,通过前驱体的TG-DTA测试,确定了600℃、700℃和800℃的煅烧温度,依次得到了纳米网络状、大孔网络和大孔片层状的材料,700℃下得到的样品具有最佳的电化学性能。
其他文献
固相微萃取(SPME)是一种绿色的、快速的样品前处理与富集技术。与传统的样品前处理技术相比,固相微萃取为非完全萃取,有助于分离复杂样品中的小部分目标分析物;能够一步实现采
广播电视的出现,大大提高了语言传播的速度,拓展了语言传播的范围,丰富了语言传播的内容和形式.按照科学的规律对广一播电视语言加以适当的运用,就会发挥出这种话语方式的最
2016年10月25日,为期5天的2016中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会在国家会展中心(上海)圆满落下帷幕。来自28个国家和地区的1673家企业参展,展出面积超过17万平方米;来
该论文包括五个部分:伞形科植物天山棱子芹化学成分的研究;毛莨科植物高乌头中二萜生物碱成分的研究;罂粟科植物夏天无化学成分的研究;甾体药物倍它米松中微量杂质的分离;二
随着人们对食品安全意识及要求的提高,特别是传统石油塑料中添加的有毒塑化剂向食品的迁移等问题的发现,促使科学家们在研究用可再生、可降解、无毒的绿色材料作为食品包装材料
无机微孔材料在催化,主-客体化学等领域取得的成就突出了微孔材料合成与制备化学的重要战略地位。自 1982 年 Wilson 等人报导磷酸铝微孔化合物以来,微孔材料多晶粉末、单晶和膜的制备,具有新颖骨架结构和组成的微孔化合物的合成及应用,功能微孔固体材料的定向合成研究受到广泛关注。这不仅是由于这些材料在催化,吸附,离子交换,分子识别,离子导体,磁学等方面具有潜在应用价值,而且受模板剂和其它合成条件影
次贷危机爆发之后,疏于风险控制被总结为危机发生的主因之一。近年来主权财富基金在全球的投资日益增长,一些主权财富基金经历过经济周期的更迭,在投资的风险控制方面积累了
本工作利用Factsage程序绘制了Ti-O系统和Ti-C-O系统的相稳定区图。以气体还原TiO2,随着氧分压的降低,TiO2首先还原转变为Magnéli相亚氧化钛TinO2n-1 (3<n<10),进一步转变为低价
甾体化合物是广泛存在于生物体内的内源性物质,与各种生物的生长、发育和繁衍密切相关。甾体化合物具有结构复杂和生物活性多样化的特点,部分具有特殊结构和活性的天然样品获取
本论文第一部分的主要研究内容是利用多组分反应高效合成含氮杂环化合物。由于含氮杂环结构广泛存在于药物以及具有生物活性的分子中,许多新颖、高效的策略被开发出来合成这类