锂镍氧化物论文_王立祥,付长,吕学良

导读:本文包含了锂镍氧化物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,氧化物,材料,表面,层状,包覆。

锂镍氧化物论文文献综述

王立祥,付长,吕学良^[1]（2019）在《锂离子电池正极材料锂镍钴锰氧化物的制备方法》一文中研究指出随着电子产品的日益增多,具有优越性能的锂电池自然得到了广泛的关注。锂离子电池的正极材料相比负极材料,容量相对偏低,它是制约锂离子电池发展的重要影响因素之一。叁元氧化物正极材料LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2被认为是一种具有开发价值的正极材料,它与锂镍钴材料相比,具有容量较高、热稳定性好、制造成本低的特点。(本文来源于《科学技术创新》期刊2019年20期）

贺晓书^[2]（2019）在《层状正极材料锂镍钴铝氧化物的制备与包覆改性研究》一文中研究指出随着电动工具、电动汽车(EVs)和智能电网等新兴事物的涌现和发展,高能量密度、高功率密度和长循环寿命的锂离子电池的发展需求变得越来越迫切。正极材料是决定锂离子电池性能和成本的最关键因素,因而是电池材料体系的研究重点。富镍层状材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)具有较低的成本和优异的电化学性能,是一种优选的锂离子电池正极材料。然而NCA材料有一个显着的缺点,即在高温(≥50℃)循环过程中的容量衰减很严重,这制约着其在锂离子电池领域的大规模应用。NCA材料在脱锂时生成的Ni~(4+)会与电解液之间发生副反应,并且该副反应随测试温度的提高而愈加剧烈,与此同时导致材料性能的严重衰减,甚至可能引起电池的安全隐患问题。为此,研究者们通常采用表面包覆以避免NCA材料和电解液之间的直接接触来解决这一问题。早期,研究者们大多选用氟化物、氧化物、磷酸盐等包覆物质,然而以上包覆物多为离子绝缘体或/和电子绝缘体,这会导致电池的极化增大并由此降低正极材料的容量和倍率性能。本文中,采用共沉淀法制备出了高性能的NCA正极材料,并采用电子导体和/或锂离子导体对NCA材料进行表面包覆,显着提高了材料的循环性能,尤其是高温循环性能,同时还显着提高了材料的容量和倍率性能。采用共沉淀法制备出球形的Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,并研究了高温固相反应条件对合成NCA材料的晶体结构和电化学性能的影响。XRD结果表明:焙烧的温度和时间决定着材料层状结构的完整性和有序性。结合电化学性能得到,NCA材料的循环性能随锂镍混排程度的降低而升高,其好的倍率性能则取决于材料同时具有高的晶胞参数c值和低的锂镍混排程度。采用快锂离子导体Li_2TiO_3包覆NCA正极材料(LTO-NCA),研究了纳米颗粒包覆法与传统的同步锂化法对制备LTO-NCA材料的晶体结构、表面锂残留和电化学性能的影响。结合XRD及其精修、XPS、SEM-EDS、TEM的表征结果,得到同步锂化法使NCA体相结构发生钛掺杂,并因此增加了锂镍混排率和表面锂残留量。因而同步锂化法合成的LTO-NCA材料的电化学性能较NCA材料差。利用同样的表征方法得到,采用纳米颗粒包覆法制备LTO-NCA材料不引起NCA体相结构的变化,因而Li_2TiO_3包覆使材料的倍率及循环性能得到显着改善,尤其是高温循环性能。采用电子导电氧化物锑掺杂二氧化锡(ATO)对NCA材料进行表面包覆,研究了ATO包覆量对NCA材料的晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,ATO包覆能显着提高NCA材料的电子导电性,并且不引起NCA体相结构的变化,包覆量为0.5 wt%的材料表现出最佳的倍率性能及循环性能。0.5 wt%ATO-NCA材料在5 C倍率下的容量较NCA材料高10 mAh·g~(-1),并在60℃下以1 C倍率充放电循环200次后的容量保持率比NCA材料高20.81%。高温循环后极片的表征结果表明,ATO包覆能够抑制电极表面SEI膜的增厚和NCA体相材料的结构衰减。在此基础之上,本文又制备了ATO&Li_2TiO_3复合包覆NCA材料,以同时改善材料表面的离子导电性和电子导电性。结果得到该复合包覆使NCA材料的容量和倍率性能得到了更大程度的提高,5 C倍率下的容量高达167 mAh·g~(-1)。采用石墨烯纳米点(GNDs)和还原氧化石墨烯(RGO)对NCA材料进行表面修饰,研究两种表面修饰的NCA材料的电子导电性、离子导电和电化学性能的影响。结果表明:GNDs和RGO修饰对NCA材料的电子导电性的改善优于ATO包覆,但是RGO修饰严重障碍NCA材料表面的锂离子传输并导致了容量下降,采用GNDs修饰可有效解决这一问题。0.5 wt%GNDs修饰的NCA材料的离子导电性接近于NCA材料,并且其电子电导率为NCA材料的5倍,因而倍率性能得到显着改善,并优于ATO包覆和ATO&Li_2TiO_3复合包覆的改善效果,在5 C倍率下,容量提高了22 mAh·g~(-1)。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-04-01）

王龙^[3]（2017）在《电解液组分对层状锂镍钴锰氧化物高电压性能的影响研究》一文中研究指出随着电动车及混合电动车的发展,高比能量锂离子电池成为近年来研究的热点。锂离子电池的比能量与正极材料的工作电压密切相关,因此,高工作电压(＞4.5V vs.Li/Li~+)的正极材料的开发备受关注。但是锂离子电池常用的碳酸酯类电解液体系在高电压下容易发生氧化分解,从而造成电池容量的严重衰减,甚至导致电池热失控,严重限制了高电压型锂离子电池的实际应用。因此,开发与高电压材料匹配的电解液体系是提高电池比能量的必要途径,同时也是提高电池安全性的重要途径之一。本论文针对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极和Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2正极高电压特性,系统研究了溶剂(氟代碳酸乙烯酯,FEC)及添加剂(磷基、硼基、腈基添加剂)在高电压下对正极材料的电化学性能影响,并结合电化学阻抗谱(EIS)、X射线光电子能谱(XPS)等多种表征手段,分析了它们的作用机理,为新型高电压电解液体系的开发提供了可以借鉴的依据。研究了FEC作为溶剂替代常规溶剂碳酸乙烯酯(EC)对电解液耐高电压性能的影响,系统研究了不同浓度FEC对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料循环性能及倍率性能的影响。充放电结果表明在0.2 C(1C=160 mA g~(-1))下3.0~4.6 V(vs.Li/Li~+)的范围内,100次循环后LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极在1 M LiPF_6 FEC/碳酸二甲酯(DMC)(1/4,vol.%)电解液中的容量保持率为82.7%,而在1 M LiPF_6 EC/DMC(1/1,vol.%)电解液中仅为41.3%。为了分析溶剂对正极性能影响的原因,设计一种新的红外电解池;利用原位透射红外方法实时检测了1 mol·L~(-1)LiPF_6 EC/DMC(1/1)和FEC/EMC(1/4)电解液体系在首次充电过程中不同荷电态下的气体产生行为,证实FEC替代EC作为共溶剂提高了电解液的分解电压。采用EIS解析了FEC对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2表面膜电阻的影响,并通过XPS分析表面膜组分的变化,分析FEC影响LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料高电压性能的作用机制,发现FEC作为共溶剂参与了正极上表面膜的形成,有效抑制了电解液的分解,阻止了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极高电压下严重的结构破坏。考察了叁(2,2,2-叁氟乙基)亚磷酸酯(TTFEP)作为电解液添加剂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极在高电压下(4.6 V)的电化学性能影响。通过密度泛函理论计算了添加剂和电解液中不同溶剂的前线轨道,并结合线性扫描曲线(LSV)结果,发现添加剂TTFEP在高电压下将优先于溶剂发生氧化分解。电化学表征分析结果表明,0.5 C下100次循环后,LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极在含有1%TTFEP的电解液中的容量保持率达到85.4%,而在基础电解液中(1M LiPF_6 EC/DMC电解液,ED)仅保持74.2%。同时,研究了TTFEP对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极自放电性能的影响以及与负极石墨的兼容性。并利用EIS、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和XPS多种表征手段,发现TTFEP在正极表面优先氧化分解形成保护性的界面膜,抑制了电解液分解并减轻了正极结构破坏,改善了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极在高电压下的电化学性能。分析了含硼添加剂叁(2,2,2-叁氟乙基)硼酸盐(TTFEB)对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极高电压下电化学性能的影响及作用机制。研究表明,电解液中含0.5%的TTFEB时LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极在高电压下的循环性能和倍率容量得到了显着提高,其在0.5 C倍率下的首次放电容量高达185.3 mAh g~(-1),100次循环后容量保持率高达89.5%。此外,4 C倍率下LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极显示出135.1 mAh g~(-1)的优异放电容量,而没有TTFEB存在时,电极仅表现出73.7 mAh g~(-1)的放电容量。通过EIS,SEM,XRD和XPS,进一步研究了TTFEB对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极表面的作用机制,发现电化学性能的提高主要是由于添加剂TTFEB加速了正极表面形成低阻抗且均匀的界面膜,有效缓解电解液在高电压下的分解,同时抑制了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构的破坏。首次采用了1,3,6-己叁腈(HTN)作为电解液添加剂提升Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2正极在高电压下(4.8 V)电化学性能。LSV结果表明,HTN可以提高电解液的氧化电位。通过恒电流充/放电测试、EIS和非原位物理表征分析了高电压下HTN对正极材料的电化学行为和表面性质的影响。结果表明,在0.5 C下150次循环后,Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2正极在含1%HTN的电解液中容量保持率提高到92.3%,远高于ED电解液。结合理论计算、ICP测试、XRD和XPS分析证实,HTN的引入在正极表面形成了更稳定和均匀的界面膜,同时有效地抑制了高电压下电解液的分解和正极结构的破坏,改善了Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2正极的电化学性能。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2017-10-01）

胡正耀^[4]（2016）在《层状锂镍钴锰氧化物纳米材料设计合成与改性研究》一文中研究指出层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料比容量高、循环性能及热稳定性良好、成本较低,被视为最有可能代替LiCoO_2的正极材料。本文以提高其电化学性能为主要目标,首先基于液相共沉淀法得到前驱体材料,并结合高温固相烧结法,成功制备目标产物。实验过程中我们采用不同的共沉淀体系,成功合成不同形貌样品,并通过体相离子掺杂和导电材料表面修饰两种手段进一步改善材料电化学性能。主要研究成果如下:(1)基于减小材料中Li~+/Ni~(2+)无序度的目的,本文通过对比实验确定产物最佳合成条件为800oC/16 h。采用Na_2CO_3和NH_4HCO_3混合溶液作为沉淀剂,LiOH作为锂源,合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米颗粒正极材料,颗粒尺寸分布在100~500 nm。NH_4HCO_3既作为螯合剂控制溶液中金属离子浓度,又作为pH值缓冲剂维持体系稳定的碱度,有利于金属离子均匀完全沉降。以PEG-400作为主要分散剂,Na_2CO_3与NH_4HCO_3混合溶液作为沉淀剂,合成纳米颗粒堆积双生球状正极材料,尺寸分布在0.5~1.0μm,这种结构有利于电极反应过程中结构应力释放和材料振实密度提高。采用NaOH作为沉淀剂,在常温空气条件下合成叁元正极材料,也呈现出均匀纳米颗粒形貌,尺寸分布范围为100~500 nm。利用XRD、SEM、XPS、CV和EIS等测试手段,对不同方法合成的正极材料分别进行结构和电化学性能表征。(2)选择V_2O_5作为掺杂剂,对合成叁元正极材料进行体相掺杂改性,并确定钒元素最佳掺入量为3%。掺杂后正极材料表现出优异的电化学性能,其中采用碳酸盐共沉淀制备的钒掺杂纳米颗粒正极材料,1 C首次放电比容量达168mAh g~(-1),1000圈后维持在119 mAh g~(-1),容量保持率为70.83%;20 C首次依然释放出138 mAh g~(-1)的容量,500次循环后保持在74 mAh g~(-1)。采用碳酸盐共沉淀制备的钒掺杂双生球状正极材料,1 C循环1000次后容量保持率为71.21%;20 C首次放出139 mAh g~(-1),500次循环后维持在68 mAh g~(-1)。与未掺杂材料相比,钒掺杂正极材料循环寿命增长,倍率性能提高。钒掺杂改性机理为:钒元素进入层状叁元正极材料过渡金属层,减小晶格中Li~+/Ni~(2+)无序度,稳定晶体结构,增强Li~+和电子传输能力。(3)利用碳纳米管对碳酸盐共沉淀法合成的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米颗粒正极材料进行表面修饰改性,碳纳米管交织形成网络,包裹在纳米颗粒表面,增强材料中电子传导性,进而增强叁元材料倍率性能和循环稳定性。与体相掺杂材料相比,碳纳米管对材料性能改善能力有限,这是由于碳纳米管的加入减少了活性物质质量,与正极材料之间是简单的物理混合接触,在维持结构稳定性上弱于体相掺杂改性。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2016-05-01）

栗则,信跃龙,白玉,刘虎威^[5]（2014）在《锂镍钴锰复合金属氧化物在表面辅助激光解吸附质谱中的应用》一文中研究指出在基质辅助激光解吸附质谱(MALDI-MS)技术中,传统的有机基质具有低分子量端(<500Da)背景干扰大,结晶不均匀有甜点效应等问题。为了解决这些问题,人们开始探索部分吸光性质较好,低分子量端无干扰的无机材料作为基质的效果[1]。迄今为止,多种碳材料、半导体材料、金属及金属氧化物纳米材料均被报道作为表面辅助激光解吸附(SALDI)基质。我们曾研究了一种新的复合金属氧化物材料基质—锂锰镍钴金属氧化物,并用一系列生物分子验证了其基质效应。在此基础上,本文继续对材料进行金属氧化物的包覆[2],并且对比了不同包覆材料的效果。(本文来源于《中国化学会第29届学术年会摘要集——第38分会：质谱分析》期刊2014-08-04）

王忠,卢华权,尹艳萍,庄卫东^[6]（2013）在《分散剂对锂镍钴锰氧化物前驱物浆料分散性能的影响》一文中研究指出为改进传统固相法制备锂离子电池正极材料原料混合均匀性较低的缺点,将原料粉体磨细成粒度<1μm的超细粉体,以提高原料混合的均匀度,再进行焙烧合成,是一种新的制备方法。但超细粉体由于比表面积大,在制备、后处理和应用过程中极易发生团聚长大,影响后续制备过程和产品性能。添加适当的分散剂可以改善超细粉体分散稳定性能,防止团聚,同时有利于浆料磨制过程的进行。研究了柠檬酸铵、四甲基氢氧化铵、聚乙烯吡咯烷酮、一缩二乙二醇、叁乙醇胺、马来酸-丙烯酸共聚物等6种不同分散剂对制备锂镍钴锰氧化物的原料在水中分散特性的影响。采用分散相的沉降实验、浆料流变行为和分散后颗粒的粒度分布实验等方法评价了分散效果。结果表明,在所研究的几种分散剂中,锂镍钴锰氧化物前驱物在水介质中最有效的分散剂是马来酸-丙烯酸共聚物。(本文来源于《功能材料》期刊2013年S2期）

班丽卿,庄卫东,卢华权,尹艳萍,王忠^[7]（2013）在《层状锂镍钴锰氧化物正极材料的改性研究进展》一文中研究指出过渡金属(Ni,Co,Mn)氧化物、氢氧化物或碳酸盐前驱体与锂盐经高温焙烧形成的固溶态层状锂镍钴锰氧化物正极材料,具有高放电比容量、低成本等一系列优点,成为研究的热点,并开始广泛应用。然而锂镍钴锰氧化物正极材料在安全性、循环性等方面仍需改善,尤其是在高电压、高温度和高倍率下的充放电性能有待进一步提高。很多研究结果已证明表面包覆和体相掺杂是改善正极材料电化学性能的有效方法。通过表面包覆改性可阻止电极材料与电解液的直接接触,抑制循环过程中HF对电极材料的侵蚀,减少电极材料与电解液的副反应,降低电池在充放电过程中的电荷转移电阻,可进一步提高材料的高倍率电化学性能;而引入掺杂离子可以提高晶体晶格能,稳定材料结构,可提高材料的循环性能。本文对锂镍钴锰氧化物正极材料表面包覆和掺杂的研究现状进行了较全面的分析和总结,并对今后的研究方向提出展望。(本文来源于《稀有金属》期刊2013年05期）

杨小艳,孔继周,周飞,李军秀,唐州^[8]（2013）在《锂镍钴锰氧化物正极材料改性研究进展》一文中研究指出Li(Ni1-x-yCoxMny)O2正极材料具有容量高、循环性能好及安全性能好等优点,是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。但同时存在的电子电导率低、倍率性不理想、大电流下循环可逆性差等缺点,阻碍了材料的进一步发展。从Li(Ni1-x-yCoxMny)O2正极材料的倍率性能、循环性能、放电容量及热稳定性能等方面,重点讨论了掺杂改性和包覆改性对Li(Ni1-x-yCoxMny)O2正极材料电化学性能的影响。揭示了当前Li(Ni1-x-yCoxMny)O2正极材料的研究现状和亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了展望。(本文来源于《电源技术》期刊2013年03期）

李昱树,薛卫东,唐瑛材,胡友作,蒋奉君^[9]（2011）在《层状锂镍钴锰氧化物的研究进展》一文中研究指出层状锂镍钴锰氧化物Li[Ni1-x-yCoxMny]O2以其较高的理论容量得到了普遍关注。简述了国内外层状锂镍钴锰氧化物的主要制备方法及其电化学性能,分析了稀土金属、其他金属、非金属等掺杂改性和包覆改性的机理和特性,指出今后研究重点应是改善循环性能和提高倍率性能。(本文来源于《电子元件与材料》期刊2011年09期）

周伟瑛^[10]（2010）在《高容量锂离子电池正极材料锂镍钴锰复合氧化物的制备和性能研究》一文中研究指出自锂离子电池正极材料锂镍钴锰复合氧化物xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)LiMO2(M=Ni,Co,Mn)提出以来,其凭借容量高、热稳定性能好、充放电压宽等优良的电化学性能以及成本低、环境友好的综合性优势受到了广泛的关注,其中xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2材料更成为了该领域专家学者研究的热点,被视为下一代锂离子动力电池正极材料的理想之选。论文首先对xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni1/3 Mn1/3Co1/3]O2材料体系进行了成分优化,确定Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2,即0.6Li[Li1/3Mn2/3]O2·0.4Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2为主要研究目标,考察了不同原料对Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2材料性能的影响,确定了LiOH·H2O、Ni(OH)2、Mn3O4、Co3O4为原料。论文采用固相法结合机械活化的制备工艺,并对机械活化时间、焙烧温度和焙烧时间等工艺参数进行了优化,合成了性能优良的Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2材料,优化后的合成工艺条件为：球磨时间为4h,焙烧温度为900℃,焙烧时间为10h。结合SEM、XRD、恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试分析方法对所合成的Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2材料的形貌、结构和电化学性能进行系统研究。Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2材料在55℃,2-4.8V的电压范围,60mA/g电流的充放电条件下,材料的初始容量为286.2mAh/g,循环性能优良,前30次循环容量保持率为99.79%,后继以150mA/g充放电,经20次循环容量无衰减；在40℃、25℃时,样品容量比55℃时稍低,但循环性能表现良好；而在10℃和O℃时,虽然样品循环性能表现较好,但比容量却大幅度下降,可知Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2材料具有对温度敏感性强的特性。论文采用固相法结合机械活化工艺合成了xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x) Li[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O2和xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni0.5Mn0.5]O2材料,并对这两种系列材料的晶型结构和电化学性能进行了初步的研究,ICP、SEM、XRD和充放电测试等分析结果表明：采用机械活化结合固相法成功合成了xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O2和xLi[Li1/3 Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni0.5Mn0.5]O2材料。分别以x=0.2、0.4、0.6和0.8及其对应的两系列材料进行了电化学性能测试,当锂离子电池正极材料xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O2在55℃,60mA/g条件下充放电时,x=0.2样品的容量最高,循环性能最好,在150mA/g条件下时,x=0.2样品也表现出了相对较好的电化学性能；当锂离子电池正极材料xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)Li[Ni0.5Mn0.5]O2在55℃,60mA/g条件下充放电时,x=0.4样品的放电比容量最高,循环性能最好,在150mA/g条件下时,x=0.4样品也表现出了相对较好的电化学性能。论文研究结果表明,采用机械活化结合固相法合成锂离子电池复合正极材料,不仅操作简单,合成周期短,成本低廉,而且合成的正极材料也具有完美的晶型结构、晶体形貌和优良的电化学性能。(本文来源于《中南大学》期刊2010-05-01）

锂镍氧化物论文开题报告

（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：

随着电动工具、电动汽车(EVs)和智能电网等新兴事物的涌现和发展,高能量密度、高功率密度和长循环寿命的锂离子电池的发展需求变得越来越迫切。正极材料是决定锂离子电池性能和成本的最关键因素,因而是电池材料体系的研究重点。富镍层状材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)具有较低的成本和优异的电化学性能,是一种优选的锂离子电池正极材料。然而NCA材料有一个显着的缺点,即在高温(≥50℃)循环过程中的容量衰减很严重,这制约着其在锂离子电池领域的大规模应用。NCA材料在脱锂时生成的Ni~(4+)会与电解液之间发生副反应,并且该副反应随测试温度的提高而愈加剧烈,与此同时导致材料性能的严重衰减,甚至可能引起电池的安全隐患问题。为此,研究者们通常采用表面包覆以避免NCA材料和电解液之间的直接接触来解决这一问题。早期,研究者们大多选用氟化物、氧化物、磷酸盐等包覆物质,然而以上包覆物多为离子绝缘体或/和电子绝缘体,这会导致电池的极化增大并由此降低正极材料的容量和倍率性能。本文中,采用共沉淀法制备出了高性能的NCA正极材料,并采用电子导体和/或锂离子导体对NCA材料进行表面包覆,显着提高了材料的循环性能,尤其是高温循环性能,同时还显着提高了材料的容量和倍率性能。采用共沉淀法制备出球形的Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,并研究了高温固相反应条件对合成NCA材料的晶体结构和电化学性能的影响。XRD结果表明:焙烧的温度和时间决定着材料层状结构的完整性和有序性。结合电化学性能得到,NCA材料的循环性能随锂镍混排程度的降低而升高,其好的倍率性能则取决于材料同时具有高的晶胞参数c值和低的锂镍混排程度。采用快锂离子导体Li_2TiO_3包覆NCA正极材料(LTO-NCA),研究了纳米颗粒包覆法与传统的同步锂化法对制备LTO-NCA材料的晶体结构、表面锂残留和电化学性能的影响。结合XRD及其精修、XPS、SEM-EDS、TEM的表征结果,得到同步锂化法使NCA体相结构发生钛掺杂,并因此增加了锂镍混排率和表面锂残留量。因而同步锂化法合成的LTO-NCA材料的电化学性能较NCA材料差。利用同样的表征方法得到,采用纳米颗粒包覆法制备LTO-NCA材料不引起NCA体相结构的变化,因而Li_2TiO_3包覆使材料的倍率及循环性能得到显着改善,尤其是高温循环性能。采用电子导电氧化物锑掺杂二氧化锡(ATO)对NCA材料进行表面包覆,研究了ATO包覆量对NCA材料的晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,ATO包覆能显着提高NCA材料的电子导电性,并且不引起NCA体相结构的变化,包覆量为0.5 wt%的材料表现出最佳的倍率性能及循环性能。0.5 wt%ATO-NCA材料在5 C倍率下的容量较NCA材料高10 mAh·g~(-1),并在60℃下以1 C倍率充放电循环200次后的容量保持率比NCA材料高20.81%。高温循环后极片的表征结果表明,ATO包覆能够抑制电极表面SEI膜的增厚和NCA体相材料的结构衰减。在此基础之上,本文又制备了ATO&Li_2TiO_3复合包覆NCA材料,以同时改善材料表面的离子导电性和电子导电性。结果得到该复合包覆使NCA材料的容量和倍率性能得到了更大程度的提高,5 C倍率下的容量高达167 mAh·g~(-1)。采用石墨烯纳米点(GNDs)和还原氧化石墨烯(RGO)对NCA材料进行表面修饰,研究两种表面修饰的NCA材料的电子导电性、离子导电和电化学性能的影响。结果表明:GNDs和RGO修饰对NCA材料的电子导电性的改善优于ATO包覆,但是RGO修饰严重障碍NCA材料表面的锂离子传输并导致了容量下降,采用GNDs修饰可有效解决这一问题。0.5 wt%GNDs修饰的NCA材料的离子导电性接近于NCA材料,并且其电子电导率为NCA材料的5倍,因而倍率性能得到显着改善,并优于ATO包覆和ATO&Li_2TiO_3复合包覆的改善效果,在5 C倍率下,容量提高了22 mAh·g~(-1)。

（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。

锂镍氧化物论文参考文献

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