锂镍氧论文_钟耀东

导读:本文包含了锂镍氧论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:正极,锂离子电池,材料,氧化物,性能,热稳定性,溶胶。

锂镍氧论文文献综述

钟耀东^[1]（2005）在《锂镍氧基化合物的合成与性能表征》一文中研究指出锂离子电池因其高能量密度、质轻、体积小可再充电使用达500个循环,在小电池中已逐渐取代传统铅酸电池与镍镉电池,居于市场领先地位。尤其它可做成几微米到大尺寸的电池以供应计算机芯片,通信器材,甚至电动车使用。理论容量高达274mAh/g的正极材料LiNiO_2极受研究关注,Delmas等法国学者提出以镁掺杂锂镍氧化物,能有效提高充放电循环稳定性,并于Li~+脱嵌时提供支柱作用(pillaring effect),因之少量掺镁可有效改进LiNiO_2之电化学性能。以XRD依据I_(003)/I_(104)峰比值、R-factor(I-(006)+I_(102))/I_(101)峰比值、I_(108)与I_(110)的峰分裂,探讨在不同煅烧温度、煅烧时间、升温速率、试样压片的压强大小、气氛等变数条件所合成之锂镍镁氧化物LiNi_(0.95)Mg_(0.05)O_2。发现以大于210MPa对试样压片,在氧气气氛下经2℃/min升温速率升温至600℃,预烧9～15小时后,再粉碎、压片以2～5℃/min升温至600℃之后以1℃/min升温至750℃恒温20小时,可得I_(003)/I_(104)峰比值1.03～1.09,R-factor(I_(006)+I_(102))/I_(101)峰比值0.68～0.94,并且有(108)与(110)的分裂峰,同时c/a比值4.915～4.926,属于及R(?)m空间群的锂镍镁氧化合物。以上合成的锂镍镁氧化物LiNi_(0.95)Mg_(0.05)O_2容量极不理想,所以选择能提高锂镍氧化物有序度的钴单掺,并与氟或镁共掺(LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2,LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_(1.95)F_(0.05),LiNi_(0.75)Co_(0.2)Mg_(0.05)O_2)以期改善容量,以固相法两次合成,600℃恒温10小时与750℃恒温15小时煅烧经压片过的试样,XRD显示叁者结晶良好,共掺充放电循环性能略好于单掺,锂离子扩散系数不受单掺或共掺影响都约在10~(-11)cm~2/sec。比较充放电循环前后的电化学阻抗谱,显示叁者在循环后的电荷转移电阻都增大,此为正极材料在充放电循环时,因晶格畸变,引起体积尺寸变化,甚至有材料内部微小裂缝发生,而增加其电荷转移电阻.至于SEI膜电阻的无规律任意变化,则认为是SEI膜本身周而复始的形成、破坏、再形成、再破坏所导致。经红外光谱分析得知,循环时正极材料与电解液作用生成C=O,CH_2 CH_3,C-O,OCO_2~-等功能团在正极表面,且不因单掺、共掺而有所不同。虽然掺钴后已改善容量,但无论钴单掺,与镁或氟共掺的锂镍氧化物其容量都不高,首次放电不足90mAh/g,其原因可能是固相法两次煅烧,尚不能均匀混合材料组分。所以改采湿化学法的溶胶凝胶,以顺丁烯二酸为络和剂,乙醇或去离子水为溶剂溶解金属硝酸盐,经反应成溶胶凝胶后再煅烧成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2,并以红外光谱分析、扫描电镜、热分析、XRD宏观及精细分析、充放电循环测试。发现以去离子水为溶剂的材料,其形成活化能较低,循环性能较佳,XRD精细分析指出其镍离子占据锂离子位置较少。而以乙醇为溶剂,其形成活化能较高,则透过XRD宏观分析,了解凝胶形成时因金属硝酸盐中的硝酸根离子催化顺丁烯二酸,从而将硝酸镍及硝酸钴还原成金属镍、金属钴,(本文来源于《浙江大学》期刊2005-05-01）

曹辉^[2]（2004）在《锂离子电池正极材料锂镍氧及其掺杂化合物的制备与研究》一文中研究指出随着无线电子终端设备的不断普及，市场对可充高能量密度电池的需求量越来越大，而这些又极大地推动了锂离子电池地迅猛发展。众所周知，目前市场上商品化的锂离子电池正极材料是LiCoO_2。然而钴有毒，同时价格昂贵。不少研究者开始研究其他的嵌锂氧化物来取代LiCoO_2。LiNiO_2及其掺杂化合物以其较低的价格及更高的比容量被普遍认为是最有可能取代LiCoO_2的正极材料。采用化学共沉淀—高温固相合成工艺制备出了单相的LiNiO_2、LiNi_(1-x)Co_xO_2、LiNi_(0.8)Co_(0.2-x)Al_xO_2等锂离子电池正极材料。结合X—射线衍射、扫描电镜及充放电测试，系统地考查了不同实验条件对产物物理性能和电化学性能地影响。采用化学共沉淀法制备出了粒度分布均匀、接近理论配比的中间产物Ni(OH)_2、Ni_(1-x)Co_x(OH)_2以及Ni_(0.8)Co_(0.2-x)Al_x(OH)_(2+x)。以制备得到的中间产物与LiOH·H_2O为原料来制备正极材料。为了提高反应活性，反应物在加热以前先进行了球磨活化预处理，然后送入管式炉中在600～850℃、6～24h条件下进行热处理。升温和降温速率均为200℃／h。化学计量的LiNiO_2很难合成。在温度低于700℃时，反应速度很慢，很难合成得到晶型完整的产物；在温度高于720℃时又容易发生六方晶型向无电化学活性的立方晶型的转变。本实验表明在700℃下煅烧16h可以得到物理及电化学性能良好的正极材料。部分钴取代镍对正极材料锂镍氧晶体结构及电化学性能影响明显。随着钴的加入，晶格常数减小同时c／a值增大，表明二维层状结构及电化学稳定性提高。SEM图表明LiNi_(0.8)Co_(0.2_)O_2晶粒随反应温度的升高、时间的延长而长大。随反应时间延长，LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2材料的电化学性能提高。在750℃下合成24h得到的LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2具有良好的电化学性能。在3.1～4.25范围内以0.05C进行充放电，首次充放电比容量分别为183.0和169.8mAh／g，前5个循环的比容量衰减速率为2.16％／循环。铝的掺杂使得合成产物更为均匀，同时晶粒尺寸减小。因为Al-O键能较Ni-O和Co-O大，少量的铝掺杂可以提高层状结构的稳定性。但是过量的铝掺杂会引起层状结构的坍塌。最佳的铝掺杂量为5％。(本文来源于《中南大学》期刊2004-06-30）

刘汉叁^[3]（2003）在《锂离子电池正极材料锂镍氧系列化合物的合成、结构和性能研究》一文中研究指出锂镍氧系列电极材料是当前锂离子电池新一代正极材料的研究热点之一。本文采用多种结构分析、表面分析、热分析和电化学研究方法和实验手段，从合成方法、结构特征、电化学性能、热稳定性和贮存性能等多方面对锂镍氧系列电极材料进行了系统深入的研究，制备出性能良好的锂镍氧系列电极材料，解释了钛的掺杂对电极材料的作用机理，揭示了锂镍氧系列电极材料的贮存失效机理，并借鉴和发展了Rietveld结构精修方法和TPD-MS技术在锂离子电池电极材料研究中的应用。通过对溶胶凝胶阶段、干凝胶预烧阶段和固相烧结阶段各种影响因素分析和优化，特别是对合成过程中的烧结温度和烧结时间的优化，本文建立了以柠檬酸为螯合剂的溶胶凝胶预处理固相合成锂镍氧系列电极材料的方法。采用优化后的合成条件，在锂盐过量10％、氧气气氛中、725℃下烧结24h合成的LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2电极材料具有良好的层状结构特性和电化学性能，在0.1C、3.0V-4.2V条件下首次放电容量达到181mAh／g，50圈循环后容量保持率达到83％。本文系统研究了钴的掺杂对锂镍氧化物电极材料结构和性能的影响。钴的掺杂能够减小电极材料的非计量比程度，增强电极材料的层状结构特征，抑制电极材料充放电过程中的结构相变，提高脱锂状态下电极材料的结构稳定性，从而减小充放电过程中的容量损失，提高充放电过程的循环稳定性，同时改善电极材料在脱锂状态下的热稳定性。综合考虑容量和成本因素，LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2摘要LINi08co02OZ电极材料是最具有实用化前景的铿镍钻氧化物电极材料，但其热稳定性和充放电循环稳定性仍然需要进一步改善和提高。本文为此合成了LINio.8一yCoo.ZTiyOZ系列电极材料，系统深入地考察和研究了钦的掺杂对LINio.sCo02OZ电极材料结构和性能的影响，以及钦的掺杂对电极材料的作用机理。钦的掺杂能够在损失部分容量的情况下，改善和提高LINi08Coo.20:电极材料的充放电循环性能和热稳定性。掺钦后，电极材料的离子分布形式发生变化，引起材料结构中的化学键产生变化，电极材料充放电过程中的结构相变得到有效抑制，结构变化相应减小，电极材料在高电位下的界面反应活性也减弱，从而减小了由结构变化和界面反应引起的容量损失，改善了电极材料的充放电循环性能。同时，钦的掺杂增强了电极材料在脱铿状态下的结构稳定性，抑制了电极材料自身热分解反应的发生，阻止了氧气和热量的释放，减少或延迟了电解液的分解或燃烧反应，从而提高了电极材料的热稳定性。掺钦电极材料的研究表明，电极材料的结构与性能有着密切关系，如何在保持高容量条件下提高结构稳定性，是铿镍氧系列电极材料研究的核心问题。本文还深入研究了铿镍氧系列电极材料的贮存性能问题，首次提出了锉镍氧系列电极材料贮存期间性能变质的反应机理。LINIO:电极材料在空气中贮存后表面生成LiZC03、吸附HZO和COZ，同时电化学性能下降。LINIOZ电极材料中自发的Ni3+*Ni2+还原过程被认为是其贮存期间性能变质的产生根源，与之相对应的氧负离子生成活性氧物种则是电极材料表面形成LiZC03及其它吸附物种的直接原因，而空气中的COZ和HZO促进了整个氧化还原反应的进行。长期贮存的LINIOZ电极材料将在表面形成一层包含LiZCO3、HZO、CO:以及残余活性氧物种02.在内的覆盖层，以及在近表面层生成一层类似NIO的立方岩盐结构钝化层，从而导致其电化学性能下降。阻止Ni3+*NiZ+的转化和隔绝电极材料与Co:、HZo的接触，是改善LINio。电极A一2博士论文理离子电池正极材料理镍氧系列化合物的合成、结构和性能研究刘汉叁厦门大学2003材料贮存性能的两条主要途径。掺杂改性可以在有限程度上改善电极材料的贮存性能，但在隔绝COZ和 HZO的环境中保存电极材料可能是目前最现实可行的办法。此外，在本文的研究过程中，大量采用ietVeld结构精修方法进行详细的结构分析，发掘和延展了粉末XRD技术在固体电极材料研究中的潜能和作用，并首次采用TPD－MS技术研究电极材料脱理状态下的热分解反应，弥补了DSC技术不能完全确立热反应机理的缺点，为电极材料热稳定性研究提供了一种新的有力工具。(本文来源于《厦门大学》期刊2003-11-01）

曹辉,陈为亮,张传福,柴立元,湛菁^[4]（2003）在《锂离子电池正极材料锂镍氧的研究进展》一文中研究指出详细综述了锂离子电池正极材料锂镍氧的制备方法,并从LiNiO2的结构和性质出发探讨了不同离子对LiNiO2的掺杂改性作用。认为严格控制合成条件,可以合成近乎化学计量的LiNiO2。通过混合掺杂改性,可以得到容量大、循环性能好、热稳定性高的掺杂锂镍氧正极材料。(本文来源于《电池工业》期刊2003年01期）

锂镍氧论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

随着无线电子终端设备的不断普及，市场对可充高能量密度电池的需求量越来越大，而这些又极大地推动了锂离子电池地迅猛发展。众所周知，目前市场上商品化的锂离子电池正极材料是LiCoO_2。然而钴有毒，同时价格昂贵。不少研究者开始研究其他的嵌锂氧化物来取代LiCoO_2。LiNiO_2及其掺杂化合物以其较低的价格及更高的比容量被普遍认为是最有可能取代LiCoO_2的正极材料。采用化学共沉淀—高温固相合成工艺制备出了单相的LiNiO_2、LiNi_(1-x)Co_xO_2、LiNi_(0.8)Co_(0.2-x)Al_xO_2等锂离子电池正极材料。结合X—射线衍射、扫描电镜及充放电测试，系统地考查了不同实验条件对产物物理性能和电化学性能地影响。采用化学共沉淀法制备出了粒度分布均匀、接近理论配比的中间产物Ni(OH)_2、Ni_(1-x)Co_x(OH)_2以及Ni_(0.8)Co_(0.2-x)Al_x(OH)_(2+x)。以制备得到的中间产物与LiOH·H_2O为原料来制备正极材料。为了提高反应活性，反应物在加热以前先进行了球磨活化预处理，然后送入管式炉中在600～850℃、6～24h条件下进行热处理。升温和降温速率均为200℃／h。化学计量的LiNiO_2很难合成。在温度低于700℃时，反应速度很慢，很难合成得到晶型完整的产物；在温度高于720℃时又容易发生六方晶型向无电化学活性的立方晶型的转变。本实验表明在700℃下煅烧16h可以得到物理及电化学性能良好的正极材料。部分钴取代镍对正极材料锂镍氧晶体结构及电化学性能影响明显。随着钴的加入，晶格常数减小同时c／a值增大，表明二维层状结构及电化学稳定性提高。SEM图表明LiNi_(0.8)Co_(0.2_)O_2晶粒随反应温度的升高、时间的延长而长大。随反应时间延长，LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2材料的电化学性能提高。在750℃下合成24h得到的LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2具有良好的电化学性能。在3.1～4.25范围内以0.05C进行充放电，首次充放电比容量分别为183.0和169.8mAh／g，前5个循环的比容量衰减速率为2.16％／循环。铝的掺杂使得合成产物更为均匀，同时晶粒尺寸减小。因为Al-O键能较Ni-O和Co-O大，少量的铝掺杂可以提高层状结构的稳定性。但是过量的铝掺杂会引起层状结构的坍塌。最佳的铝掺杂量为5％。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。