一、LiCoO_2正极材料的溶胶-凝胶法合成及其电化学性能研究（论文文献综述）
伊竟广[1]（2021）在《硫化物基固体电解质及界面研究》文中提出混合动力汽车和消费电子产品的快速发展对锂离子电池提出了更高的要求,基于固体电解质的全固态锂电池具有能量密度高、循环寿命长和安全性好等优势,从而成为研究者关注的焦点。目前,全固态锂电池发展的关键在于制备成本低廉、离子电导率高的固体电解质材料,同时解决电极/电解质界面稳定性差以及锂枝晶生长等问题。硫化物固体电解质离子电导率高,机械性能优良,界面接触良好,被视为理想的固体电解质材料,基于此,本论文选用高离子电导的Li10SnP2S12和Li6PS5Cl硫化物固体电解质作为研究对象,以解决Li10SnP2S12硫化物电解质繁琐的制备工艺,Li6PS5Cl电解质与电极材料之间界面的不稳定性,高性能硫化物基复合电解质的制备技术为目标开展了一系列研究。论文取得的主要研究成果如下所述:采用高能球磨加简单热处理方法合成了高性能的Li1GSnP2S12硫化物固体电解质,研究了热处理温度对电解质离子电导率及活化能的影响,获得的Li10SnP2S12固体电解质室温离子电导率高达3.2×10-3 S cm-1。另外,采用高能球磨法制备了 S-C-Li1OSnP2S12复合正极,进一步研究了复合正极中硫含量对全固态锂硫电池电化学性能的影响规律,以Li10SnP2S12电解质组装的全固态锂硫电池展现出高的初始容量和良好的循环性能,通过电池循环前后界面阻抗对比以及SEM微观形貌分析,阐明了电池容量衰减的原因。采用溶胶凝胶法在NCM532正极材料表面包覆了一层纳米级的LLTO电解质缓冲层,LLTO包覆层厚度为20nm,室温离子电导率为6.12X 10-5 S cm-1。以LLTO@NCM532正极及Li6PS5Cl为电解质组装的全固态锂电池在0.1C倍率条件下,初始放电容量高达135 mAh g-1,200圈循环后容量保持率为80%。LLTO界面修饰层提高了正极/电解质界面处的Li+迁移速率;抑制了空间电荷层的形成;阻止了 Li6PS5Cl电解质与NCM532正极直接接触引起的氧化分解。通过XPS等对复合正极循环前后做了对比分析,进一步阐明了 LLTO包覆层在电池循环过程中的界面保护机制。采用极少量的溶剂化离子液体LiG3修饰Li6PS5Cl/锂金属负极界面,通过在锂负极表面原位生成富含LiF的SEI膜抑制锂枝晶的生长,组装的全固态LiNbO3@NCM622/LPSCl/Li（LiG3）电池在0.1C倍率下展现出良好的循环稳定性,表明离子液体LiG3修饰锂负极/电解质界面简单有效,切实可行,进而在全固态锂电池中展现出巨大优势。采用浆料法制备了一种高离子电导,100μm厚的新型硫化物基复合固体电解质,研究了 PEO-LiTFSI聚合物含量对复合电解质离子电导率及电化学窗口的影响,获得的LPSCl-PEO3-LiTFSI电解质室温离子电导率为1.1×10-3 S cm-1,电化学窗口高达4.9 V（vs Li+/Li）。此外,通过电化学沉积的方法在锂负极表面制备了含有高离子电导Li3N和高界面结合能LiF的SEI膜,以抑制锂枝晶的生长。受益于高离子电导复合固体电解质和非原位SEI膜的协同作用,组装的S-CNTs/LPSCl-PEO3-LiTFSI/Li（SEI）全固态锂硫电池及Al2O3@NCM532/LPSCl-PEO3-LiTFSI/Li（SEI）全固态锂金属电池均展现出高的放电容量和优异的循环性能,表明高离子电导的复合电解质和非原位SEI的协同作用显着提高了全固态锂电池的循环稳定性。
谭洁慧[2]（2021）在《纳米碳包覆改性LiCoO2的制备与电化学性能研究》文中认为本文通过阅读大量文献后,采用微量石墨烯（GR）与碳纳米管（CNTs）包覆的方法对锂离子电池正极材料钴酸锂（LiCoO2）进行改性研究,系统地研究了GR/LiCoO2复合材料、CNTs/LiCoO2复合材料与CNTs/GR/LiCoO2复合材料的综合电化学性能。开展的具体研究如下:通过高温固相法制备了 LiCoO2复合材料,并对氧化石墨烯（GO）与碳纳米管进行微观调控,采用超声分散与高温还原等实验方法,分别制备了 GR/LiCoO2复合材料、CNTs/LiCoO2复合材料与CNTs/GR/LiCoO2复合材料。采用XRD、TEM、SEM、FT-IR等表征方法测试本实验所制备的复合材料的形貌与结构特征,采用充放电性能测试、CV、EIS等手段测试各种复合材料的电化学性能。利用不同质量比的氧化石墨烯的添加量（0.4%、0.8%、1.2%、1.6%）探究了对GR/LiCoO2复合材料结构、形貌与电化学性能的影响。利用高温固相法制备的LiCoO2晶体颗粒完整,添加氧化石墨烯并不会影响LiCoO2复合材料的晶体结构,透明薄膜状的石墨烯包覆在LiCoO2晶体颗粒表面,与LiCoO2构成三维空间导电网络结构。电化学测试表明,添加量为1.2%的氧化石墨烯包覆效果最好,在0.1C倍率下GR/LiCoO2的放电比容量为164.32 mAh/g,在5C大倍率下,GR/LiCoO2的放电比容量仍然有144.28mAh/g,GR/LiCoO2复合材料的极化与电荷转移阻抗减小,Li+传输能力提高,具有更好的电化学可逆性。采用不同质量比的碳纳米管的添加量（0.3%、0.6%、0.9%、1.2%）研究CNTs/LiCoO2复合材料的电化学性能。碳纳米管较均匀的分布在LiCoO2晶体颗粒表面,当碳纳米管添加量为0.9%时,CNTs/LiCoO2复合材料的电化学性能最优,在1C倍率下,经过100圈循环后,CNTs/LiCoO2的放电比容量为139.54 mAh/g,容量保持率为90.14%,在5C大倍率下,其放电比容量为138.7mAh/g,经CNTs的包覆,提高了 LiCoO2复合材料的综合电化学性能。在氧化石墨烯最优的添加量（1.2%）的基础上,添加不同质量比的碳纳米管（0.5%、1%、1.5%、2%）共同对LiCoO2复合材料进行改性。当碳纳米管添加量为1.5%时,CNTs/GR/LiCoO2复合材料综合性能最佳。石墨烯与碳纳米管交替分散在LiCoO2复合材料表面,在一定程度上减少了团聚现象,复合材料内部形成三维空间纳米级导电网络,使LiCoO2颗粒与颗粒之间可以形成有效的导电通路,从而提高了 LiCoO2锂离子电池的电化学性能。
崔永福[3]（2020）在《船用二次电池镍钴锰三元正极材料组织与性能调控策略研究》文中提出国际贸易的90%以上是通过海洋和内河水上船舶运输完成的,减少船舶对海洋环境和大气的污染日益受到关注和重视。采用电力推进船舶,一方面可以减少船舶排放污染,另一方面可以增加船舶的操纵机动灵活性和航行安全性。为此,船舶需要配备大量的储能电池以保证船舶电网的稳定性和电力推进的可靠性。锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、绿色环保等优点,是重要的船舶储能体系,为发展更高能量密度的锂离子电池船舶储能体系,高镍三元正极材料是其发展方向。当前的锂离子电池正极材料特别是高镍正极前驱体的生产普遍存在生产效率低、生产成本高、过程控制要求条件苛刻、产品电化学性能差等阻碍其产业化的突出问题,因此,本论文采用共沉淀法及喷雾热解法制备镍钴锰三元前驱体,以组织调控二次颗粒的生长过程及结构为指导思想,针对如何降低生产成本、减少废水产生、降低过程控制难度及提高产品的电化学性能等方面,开展了一系列扩大化制备试验、样品的表征及理论探讨,为三元材料的产业化提供一些建议及优化策略。论文分别在工业化装置上采用共沉淀及喷雾热解法,研究探讨了工艺过程中三元前驱体颗粒的形核生长机理与规律,制备出了不同镍含量的锂离子电池三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.302、LiNi0.6Co0.2Mn0.202 及 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 对应的三元氢氧化物及氧化物前驱体粉末,考察了不同工艺制备样品的电化学性能,利用SEM、XRD、TEM、CV、EIS等手段对样品进行了表征,通过不同制备工艺的工业化制备试验,探索了高效、长时间稳定制备批量化材料的工艺路线。首先在500 L反应釜中,采用造核放渣半连续共沉淀工艺,利用周期性的造核放渣来实现二次颗粒的组织调控,使体系的粒度分布始终保持在合理的范围,长时间连续稳定地制备出粒度分布均匀、形貌优良的NCM523OH和NCM622OH三元氢氧化物前驱体颗粒,经与锂盐烧结制备的正极材料为α-NaFeO2层状结构的单相电极材料。研究认为,共沉淀的过程是一个形核、长大的过程,颗粒形核主要由pH值、氨水浓度及搅拌速率的因素控制,长大主要由pH值、反应时间、反应温度及陈化时间的控制。制备的LNCM523电极材料在0.1 C,2.8-4.3 V条件下的首放容量为175 mAh/g。而LNCM622材料首次放电容量为187 mAh/g,经100次充放电循环后,容量仍保持在172 mAh/g,容量保持率为91%。该工艺已成功应用于NCM622OH前驱体的工业生产实际。其次,在周期性造核放渣工艺的基础上,探索研究了 NCM622OH三元氢氧化物前驱体的连续制备工艺,以降低成本,提高效率。采用500 L多釜串联共沉淀连续合成工艺,连续搅拌,连续注入反应溶液,制备出高镍NCM622OH前驱体。通过优化实验过程,将pH值控制在11.2左右,氨水浓度保持在0.5 M,搅拌速度控制在40 Hz以上,反应釜内溶液的温度保持在55±1℃,陈化1h,长时间连续稳定地制备了粒度分布窄、形貌良好的NCM622OH前驱体样品。结果表明,对应的LNCM622三元正极材料为典型的α-NaFeO2层状结构,在0.1 C,2.8-4.3 V条件下的首放容量为208.5 mAh/g,经过214圈循环后,放电容量仍保持在194.4 mAh/g,容量保持率达到了 92.9%,1000圈长周期倍率性能测试显示,10 C时的比容量稳定保持在101.1 mAh/g,仅有每圈0.0105%的容量损失率,表现出了优异的电化学性能。实践证明,该多釜串联共沉淀连续合成工艺能够大幅度提高工作效率,避免传统间歇工艺中需要停釜、重新洗釜、添加底液、升温及起釜等重复工序,具有稳定可靠、效率高、成本低、规模化连续制备的特点,已开始应用于工业化试生产。再者,为进一步降低生产成本,减少废水排放,提高三元材料结构安全性的要求,探索采用喷雾热解一步法工艺制备单晶NCM622氧化物前驱体,优选的体系为镍、钴、锰氯化盐溶液,优化的的热解温度条件为850℃。氧化物前驱体对应正极材料在2.8-4.3 V电压,0.1 C倍率下,放电容量为184 mAh/g,1 C循环100圈后容量保持在128 mAh/g,结果表明,由该前驱体制备的电极材料具有较好的电化学性能。最后,为克服喷雾热解一步法工艺控制产物的形貌、流动性难度大的缺点,提出采用喷雾干燥+热解的两步工艺法,通过加长热解反应过程,促使单晶晶体生长。两步法喷雾热解技术优化的工艺条件为喷雾干燥温度200℃、热解温度850℃,通过低温塑性,高温热解的方案,制备出了形貌优良的高镍单晶NCM811氧化物前驱体。结果表明,最优条件下正极材料LNCM811晶体结构完整,为典型α-NaFeO2空间结构晶体。制作的电极在2.8-4.3 V电压,0.1 C倍率下,比容量由首次的202 mAh/g循环到100圈循环放电后比容量仍保持在181 mAh/g,电极的电化学性能与共沉淀法制备高镍三元电极性能相比接近。表明该喷雾热解两步法是一种具有工业化推广潜力的低成本、高效高镍单晶三元正极材料规模化制备工艺。
郭广志[4]（2020）在《层状结构LiV3O8正极材料的合成及其改性研究》文中提出自21世纪以来,随着煤炭石油等不可再生能源的消耗及造成的污染,汽车船舶等载运工具急需开发新型绿色环保的储能装置。而锂离子电池作为新型的储能装置,被广泛地应用于便携式设备,但作为载运工具的动力电源仍需人们开发更高功率和能量密度的锂离子电池。层状结构LiV3O8材料有比容量高,成本低廉等优点,作为动力锂离子电池正极材料具有光明的应用前景。本论文主要围绕层状结构LiV3O8正极材料的制备和电化学性能的探究展开的,研究了煅烧温度对样品物相结构、微观形貌和电化学性能的影响;并通过与氧化石墨烯复合以及Nb元素掺杂进行改性处理,进一步提高了材料的电化学性能。主要结果如下:不同煅烧温度合成的LiV3O8正极材料的性能研究。第三章通过溶胶凝胶法不同温度下制备了 LiV3O8电极材料（记为LVO-350,LVO-400和LVO-450）,其结构为层状结构。LVO-350样品尺寸在200-400nm之间,属于亚微米颗粒,分散较为均匀。LVO-400样品形貌为微米棒,长度约为600nm,宽度约为200nm。而LVO-450样品为块状材料,颗粒大小很不均一。其中LVO-350电极材料具有最好的电化学性能,在60mA/g的电流密度下初始放电比容量为330.9mAh/g,循环100圈后的比容量是225.5mAh/g,容量保持率为68.1%。在1200mA/g的大电流密度下,LVO-350电极放电比容量为119.4mAh/g。LiV3O8/GO复合材料的合成和性能探究。第四章先通过第三章方法制备LiV3O8材料,再将其与氧化石墨烯进行复合,制备了 LiV3O8/GO复合材料。LiV3O8/GO复合材料显示出良好的循环性能。在电流密度60mA/g下LiV3O8/GO复合材料初始放电比容量是335.2mAh/g,循环100圈后,复合材料放电比容量依旧有280.2mAh/g,容量保持率是83.5%。当电流密度增大到3A/g时,其放电比容量仍然可达118.4mAh/g,明显高于LiV3O8材料的77.2mAh/g。复合后材料倍率性能提高了。交流阻抗谱结果说明GO的复合降低了锂离子脱嵌过程的电荷转移电阻,这有利于锂离子的扩散。第五章是关于LiV3-yNbyO8材料的制备和性能的研究。Nb掺杂后的材料电化学性能有所提升,其中LiV2.94Nb0.06O8的电化学性能最好。在100mA/g电流密度下,初始放电比容量高达396.5mAh/g,循环50次后比容量保持在250.5mAh/g;在电流密度是5A/g时,其放电比容量仍然可达1.24.9mAh/g,显示出较好的倍率性能。交流阻抗谱结果说明,LiV2.94Nb0.06O8材料的电荷转移电阻与未掺杂的LiV3O8材料相比明显降低,循环50圈后其Rct阻值仅从34.68Ω变为42.54Ω,Nb元素可以稳定LiV3O8材料结构。此外,对四种样品进行扩散系数计算,发现LiV2.94Nb0.06O8电极材料Li+扩散系数最大为7.29×10-15cm2/s。表明适量的Nb元素掺杂能提高锂离子的扩散系数。
丁翔[5]（2020）在《锂离子电池锰基富锂相材料的制备与改性研究》文中提出目前,电动汽车消费市场存在的主要矛盾是消费者日益增长的续航里程需要和动力电池能量密度较低之间的矛盾,而动力电池能量密度受限的根本原因是商业化的锂离子电池中正负极材料的本征能量密度较低。本论文首选锂离子电池含锂态正极材料中能量密度最高、制备方法简单且价格低廉的锰基富锂相材料αLi2MnO3·（1-α）LiM02（M=Mn,Co,Ni）作为研究对象,通过表面包覆、离子掺杂以及材料复合等策略针对富锂相材料存在的首次库伦效率低、循环中电压降、循环/倍率性能差以及高低温性能差等关键性科学问题进行改性研究,为锰基富锂相正极材料能够在下一代高能量密度锂离子电池储能领域得到广泛应用提供实验参考。论文的第一章首先介绍了锂离子电池诞生的时代背景和锂离子电池的工作原理,接着对几种重要的正极材料和负极材料的结构、优缺点以及改性策略进行了扼要的综述,最后确定了本论文的选题背景以及研究内容。第二章总结了实验中用到的药品和实验仪器,介绍了锂离子电池组装以及电化学性能测试的方法。第三章通过γ-MnO2前驱体法辅以固相烧结制备了富锂相正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2,探索了富锂相表面残锂的成分,并采用Ni/Mn醋酸盐对富锂相进行包覆以消除表面残锂并形成尖晶石包覆层,最终获得了富锂相材料综合性能的极大提高。第四章采用溶胶凝胶法合成了富锂相纳米颗粒Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2（Li-rich）,通过LiPF6原位分解在富锂相颗粒表面形成了均匀、较薄的LiF包覆层,探索了 LiF包覆对富锂相形貌、结构的影响以及对其电化学性能的改善机制。第五章利用NaF对富锂相Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2进行表面包覆改性,研究了双梯度改性背后的Li+/Na+交换机理,探索了梯度掺杂的深度范围,优化出了最佳的包覆量并得到了具有优异电化学性能的改性富锂相材料。第六章对第五章中NaF包覆富锂相的研究进行了拓展,采用了 KF包覆富锂相Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2材料,探索了 Li+/K+交换机理并同样得到了双梯度包覆改性的结果,优化了包覆量,获得了富锂相的循环、倍率等电化学性能的改善。第七章对富锂相Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2进行了 Cs掺杂研究,探索了 Cs掺杂对富锂相锂层层间距的影响,优化了掺杂量,实现了富锂相材料倍率性能的较大改善。第八章针对富锂相Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2材料的首次库伦效率进行了改善,将缺锂相Cr2O5正极材料与富锂相进行物理混合作为电极材料,系统探索了复合电极组装成的半电池的首次库伦效率;并基于库伦效率匹配机制,将复合电极与Li4Ti5O12负极组装了全电池,探索了 Cr2O5对富锂相首次库伦效率的补偿机制,为富锂相材料全电池的设计提供了重要的参考价值。最后,第九章对全文进行了总述,总结了创新点和不足之处,给出了未来进一步的工作规划。
张祎[6]（2020）在《高电压钴酸锂的容量衰减机理及优化机制研究》文中研究表明近年快速发展的电动交通工具、新一代移动通讯网络基站及智能终端,对于锂离子电池的能量密度和循环寿命等提出了更高的要求。钴酸锂（LiCoO2）具有能量密度高、循环寿命长、压实密度高等优点,是发展下一代高能量密度、长循环寿命锂电池最具潜力的正极材料之一。然而,尽管钴酸锂的理论比容量高达274 mAh/g,实际使用中仅可在4.45 V（vs Li+/Li）截止电压下实现175 mAh/g的可逆充放电容量。进一步提高截止电压后,其比容量会由于晶体结构退化而迅速衰减。本研究旨在通过深入理解容量衰减机理,探索钴酸锂正极材料改性方案,提升其在高截止电压工况下的循环稳定性,为开发基于钴酸锂正极材料的高能量密度、长循环寿命锂电池奠定基础。本文的工作内容以及创新如下:首先,本文研究了钴酸锂在高截止电压工况下的容量衰减机理。通过分析钴酸锂正极材料在高截止电压工况下晶体结构和电子结构的演化行为,以及4.2 V到4.8 V范围内不同截止电压下的充放电循环曲线,阐明了钴酸锂在深度脱锂过程中氧的电荷补偿行为以及相关的不可逆相变与容量衰减行为的关联关系,揭示了在截止电压高于4.5 V工况条件下抑制氧的电荷补偿行为从而稳定钴酸锂的晶体结构,是进一步优化高电压钴酸锂正极材料电化学性能的关键突破口,为后续研究指明了方向。其次,考虑到材料合成工艺对其微观结构和服役性能的影响,我们对比研究了通过固相烧结法、共沉淀法和溶胶-凝胶法三种较为常用工艺方法所合成的钴酸锂在高截止电压工况条件下的容量衰减行为。溶胶-凝胶法合成过程中钴酸锂晶体的成核和生长过程更为可控,所得材料结晶度较高,层状结构更加稳定,且粉体的粒径均一、形状规整,有利于锂离子稳定地嵌入/脱出。与通过固相烧结法或共沉淀法合成的钴酸锂相比,溶胶-凝胶法合成的钴酸锂在4.6 V高截止电压下表现出更优异的循环稳定性,具有较高的放电比容量和容量保持率。然后,我们通过理论与实验相结合的研究方法,建立了基于微量Ru掺杂提高钴酸锂高电压循环稳定性的优化机制。第一性原理计算揭示了Ru掺杂可使O2p电子轨道占据态最高能级下移,缩小了Co 3d与O 2p轨道能带的重叠区域,在一定程度上延缓了高电压下氧的电荷转移过程。进一步地,本文采用溶胶-凝胶法制备了LiCo1-x-x RuxO2正极材料（x=0、0.001、0.01、0.1）。微量Ru掺杂（x=0.001）使LiCo0.999Ru0.001O2在4.6 V下的放电比容量（0.2C）达到208 mAh/g,循环100周后容量保持率为60%,优于未掺杂的钴酸锂样品（54%）。最后,为了进一步改善钴酸锂正极材料由于深度脱锂状态下的姜泰勒效应而引发晶体结构畸变和塌陷的问题,我们在Ru掺杂的基础上,进一步引入与Co3+具有相似离子半径且价态恒定的Al3+。恒定价态的Al3+掺杂能够在锂离子嵌入/脱出过程中稳固钴酸锂的层状结构。通过Ru、Al二元共掺杂作用,协同调控钴酸锂电子结构和晶体结构,显着提升了其放电比容量和循环稳定性。通过溶胶-凝胶法合成的LiCo0.998Ru0.001Al0.001O2正极材料在4.2 V、4.5 V和4.6 V等截止电压下均表现出比Al或Ru单元素掺杂钴酸锂及未掺杂钴酸锂更高的放电比容量和更好的循环稳定性。综上,本文在深刻理解钴酸锂在高截止电压工况下容量衰减机理的基础上,优选了合成工艺方法,探索了基于元素掺杂的高电压钴酸锂改性策略。采用模拟计算与实验相结合的研究方法,证实了微量Ru掺杂对于抑制氧电荷补偿行为的有效性,并结合Al3+稳定钴酸锂的晶体结构,设计并合成了Ru和Al共掺杂的LiCo0.998Ru0.001Al0.001O2正极材料。Ru、Al二元共掺杂协同作用实现了钴酸锂在4.5 V以上高截止电压工况下的长期稳定循环充放电。本文的研究结论为高电压、高比容量钴酸锂正极材料研发奠定了基础,有望支撑高能量密度锂电池技术进步。
陈俊辉[7]（2019）在《4.5V高电位钴酸锂正极材料的改性及其电化学性能研究》文中研究指明自1990年日本Sony公司研制出以碳为负极的锂离子电池并实现商品化后,锂电池不仅在笔记本、智能手机、数码相机、摄像机等中小型便携式移动设备中得到广泛的应用,也开始向新能源汽车和储能等领域扩展,与此同时,新领域也对电池的性能提出更高的要求。LiCoO2具有理论比容量高、合成工艺简单、放电电压高、充放电电压平台稳定等优点,这使得LiCoO2最早得到商业化应用。但LiCoO2也存在一些缺点,这限制了其应用。LiCoO2是α-NaFeO2层状结构,充电时,锂离子脱离,LiCoO2材料生成脱锂态Li1-xCoO2,并沿着c轴方向膨胀。但充电电压超到4.2 V时,LiCoO2开始从具有电化学活性的六方晶系转变为不具有电化学活性的单斜晶系。除此之外,其高度脱锂时,LiCoO2中大部分Co3+被氧化成具有强氧化性的Co4+,Co4+容易与电解液发生副反应,造成电解液的腐蚀和Co的溶解,影响材料的循环性能。提高LiCoO2材料的充电电压,让更多的Li+释放出来,并储存更多的电荷,是提高LiCoO2材料比容量的有效方法之一。而提高充电电压后,高脱锂态的Li1-xCoO2极不稳定,循环性能和安全性能急速下降。为了提高其电化学性能,可通过掺杂改性和表面包覆等方式来提高材料的结构稳定性,弥补材料在高电压下的缺陷。本文拟采用溶胶凝胶法制备LiCoO2正极材料,然后尝试对LiCoO2进行元素掺杂和石墨烯包覆来改善其电化学性能。本论文的主要工作如下:1.采用不同的制备方法（高温固相法、溶胶凝胶法和水热法）制备层状结构LiCoO2正极材料,并对LiCoO2材料的物理特征和电化学性能进行了表征和对比。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等对LiCoO2进行物理表征。结果表明:以二水乙酸锂和四水乙酸钴为原料,以丙烯酸为螯合剂通过溶胶凝胶法制备得到的LiCoO2的结构和表面形貌更好。电化学测试结果表明:溶胶凝胶法制备得到的LiCoO2的循环和倍率性能更好,在0.2 C倍率下首次充放电比容量为155 mAh·g-1,50次循环后充放电容量保持率为57.4%。2.在溶胶凝胶法制备LiCoO2的过程中,用Al和Mg元素分别对LiCoO2进行单独掺杂并进行性能对比。结果显示,在4.5 V高电位下,Al掺杂LiCoO2的比容量和循环性能均高于Mg掺杂。而在不同Al掺杂量中,Al掺杂量为0.15时制备的LiAl0.15Co0.85O2具有更好的电化学性能,在0.2 C倍率下材料的首次放电比容量为172 mAh·g-1,50次循环后材料的放电比容量保持74.4%。3.将不同量氧化石墨烯与钴铝酸锂均匀混合,再用溶剂热法还原氧化石墨烯得到石墨烯包覆钴铝酸锂(LiAl0.15Co0.85O2/GO),并对制备的材料进行性能对比。结果表明:石墨烯包覆后,材料的循环性能和倍率性能均得到提高。其中石墨烯包覆量为5wt.%的LiAl0.15Co0.85O2/GO表现出最优的电化学性能,0.2 C倍率下首次充放电比容量为178mAh·g-1,且0.2 C倍率50次循环充放电后容量保持率为93.8%。且LiAl0.15Co0.85O2/GO经不同倍率充放电循环30次后容量仍能恢复到最初的96.1%。
沈守宇[8]（2018）在《富锂锰基层状正极材料和高镍金属氧化物正极材料的制备、结构和性能研究》文中提出自1991年,Sony公司首次实现锂离子电池商业化以来,锂离子电池被广泛应用于手机、笔记本等消费类3C电子产品。近几年来,特斯拉在电动汽车和比亚迪在电动大巴上推广应用锂离子电池技术,锂离子电池在动力电池方面的应用引起了人们的广泛关注。无论是智能手机等大功率3 C产品的发展还是纯电动汽车的兴起都对锂离子电池的能量密度、功率密度和安全性提出了更高的要求。锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料性能的优劣。目前,传统锂离子电池正极材料的放电比容量小于170 mAh g-1,已经不能满足实际的需求。而高镍金属氧化物层状正极材料和富锂锰基层状正极材料可表现出较高的放电比容量（80%镍含量的高镍材料小倍率下可释放将近200 mAh g-1的放电比容量,富锂锰基层状正极材料可释放出超过250 mAh g-1的放电比容量）而备受关注。但是,两种材料均存在不少问题,如高镍材料首周充电过程和大倍率充放电下的材料结构变化,富锂锰基层状正极材料的电压衰减等。本论文从材料的设计入手,通过合成、包覆、元素调控等手段提升材料的电化学性能,并通过自主开发的in sitXRD（原位X射线衍射技术）和OEMS（在线差分电化学质谱技术）对材料充放电过程的结构变化和产气行为进行了详细的研究。主要研究内容如下:1.采用碳酸盐共沉淀法,以硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰为过渡金属源,碳酸钠作为沉淀剂,碳酸氢铵作为络合剂,合成了由小于100nm一次颗粒组成的二次类球形富锂锰基正极材料作为锂离子电池正极材料。采用溶胶凝胶法成功实现了材料的Li-La-Zr-O固态电解质膜包覆。并运用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、电化学阻抗谱（EIS）和电化学充放电测试等方法对其结构和电化学性能进行了详细的表征和分析。研究表明,采用Li-La-Zr-O固态电解质包覆的材料表现出较好的循环性能,200 mA-1电流密度下循环455周仍具有196.1 mAhg-1的可逆比容量,循环保持率为84.5%;605周后仍具有180.5 mAh 1的可逆比容量,循环保持率为77.7%。2.通过调节富锂锰基层状正极材料中Co/Ni比例来抑制材料的电压衰减,并对其机理进行了研究。采用碳酸盐共沉淀法合成了一系列具有不同Co/Ni比例的材料。运用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱（Raman）、原位/非原位X-射线衍射（in situ/ex situ XRD）、在线差分电化学质谱（OEMS）及电化学充放电测试等方法对材料的结构和电化学性能进行了详细研究。电化学测试结果表明,Co/Ni比例的降低可以有效的抑制材料在循环过程中的电压衰减,其中Lii.13Ni0.275Mn0.580O2材料在1 C倍率下100周循环后放电中值电压仅发生0.255 V衰减。OEMS和in situ XRD技术对材料的分析表明,富锂材料的电压衰减与材料在放电过程中的氧离子、镍钴离子和锰离子所在的三个区域的还原过程密切相关。首周充电过程末期材料大量的氧流失将对后续循环过程的电压衰减起到加速作用。3.通过调节富锂锰基层状正极材料中Mn/（Co+Ni）的比例来抑制材料的电压衰减,并对其机理进行研究。采用碳酸盐共沉淀法合成一系列具有不同Mn/（Co+Ni）比例的材料。运用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原位X射线衍射（insitu XRD）、在线差分电化学质谱（OEMS）及电化学充放电测试等方法对材料的结构和电化学性能进行了详细表征和研究。电化学测试结果表明,Mn/（Co+Ni）比例对富锂材料放电过程中的电压衰减具有很大影响。当控制Ni/Co比例在1.95时,若Mn/（Co+Ni）比例小于1.75,材料在1 C下100周循环后放电中值电压衰减将小于0.178 V;当Mn/（Co+Ni）=1.10时,放电中值电压仅发生0.054 V衰减。OEMS和insitu XRD技术对材料的分析表明,富锂材料的氧流失主要发生在一次颗粒的表面。首周充电过程中氧元素的流失是导致材料电压衰减的一个重要原因但不是唯一原因。4.采用氢氧化物共沉淀法合成球形高镍材料。运用扫描电子显微镜（SEM）、原位X射线衍射（insitu XRD）、循环伏安（CV）及恒流充放电测试等方法对前驱体的生长过程、材料的结构和电化学性能进行了详细表征和研究。通过insitu XRD技术对NCM 811材料CV过程中电流出峰进行表征。NCM 811材料在不同极化条件下首周充电过程中的结构演化表明,首周出现的相分离现象与极化程度有关,极化越大,相分离现象越严重。NCM 811材料在2 C大倍率充放电过程中的结构演化表明,大倍率放电过程与极化过程一样,将出现相分离,并推测该现象可能是由于大倍率放电下,锂离子在材料一次颗粒表面和内部迁移速率的不同所引起。综上所述,本论文通过共沉淀法合成了球形富锂锰基层状正极材料和富镍层状正极材料。通过调控富锂锰基层正极材料中的元素比例,抑制了材料的电压衰减。运用in situ XRD和OEMS技术对富锂锰基层状正极材料和富镍层状正极材料电化学过程中的机理进行了详细的研究。本论文的研究结果对富锂锰基层状正极材料电压衰减产生的可能原因及其抑制的方法、高镍材料首周极化及大倍率充放电对材料结构演化机理的影响提供了重要的指导意义。
何会兵[9]（2016）在《锰基层状氧化物作为锂二次电池正极材料的合成与改性研究》文中研究表明传统化石燃料的消耗和伴随的环境污染,促使了人们对绿色新能源技术的迫切追求。由于高比容量和高功率,电化学二次电池被认为是高效的能源存储和转换装置。然而缺少高性能的电池正极材料一直以来成为制约先进二次电池发展和应用的瓶颈,特别是在新起的电动汽车领域,许多研究者都致力于开发具有高比能量和高比功率的先进正极材料。在本论文中,我们通过总结分析了锂离子电池正极材料的研究进展和发展现状,选择高比容量和高工作电压的层状富锂锰基正极材料作为研究对象,以提高其电化学性能为目标,系统地研究了层状过渡金属氧化物材料的合成、改性以及结构和形貌的设计,并且探究了其作为锂离子或钠离子电池正极材料的电化学性能,主要研究内容和结果如下：1、通过溶胶-凝胶法分别在700,800,900和1000℃下煅烧20h合成了富锂材料Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2,电性能测试结果表明了800℃是最佳的合成温度,合成的样品具有最优的电化学性能。同时我们还在最佳的合成温度（800℃）下分别合成了富锂单相组分Li2MnO3和Li[Mn1/3Co1/3Ni1/3]O2,并以摩尔比为1：1的Li2MnO3和Li[Mn1/3Co1/3Ni1/3]O2材料进行球磨制得混合物,对上述材料做了结构表征和作为锂离子电池正极材料的充放电性能的测试。最后,我们以800℃合成的富锂材料为研究对象,运用了HRTEM和FFT表征,证明了富锂材料的结构并不是单相组分Li2Mn03 和 Li[Mn1/3Co1/3Ni1/3]O2的简单复合物,实则是两相在纳米级别水平混合的固溶体。结构决定性能,该研究对理解富锂材料复杂的结构和性能有着重要的指导意义。2、合成出了V2O5薄层包覆的层状富锂氧化物Li [Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2 （LMNCO@V2O5）并测试了其作为锂离子电池正极材料的电化学性能,同时将LMNCO@V2O5材料与未包覆V2O5薄层Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2 （LMNCO）和I.MNCO-V2O5复合物材料进行了结构与性能的对比。作为一种可嵌入锂离子的宿主材料,LMNCO@V2O5和 LMNCO-V2O5中的V2O5均能减少首圈的不可逆容量损失,提高正极材料的库伦效率。然而,在提高Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2材料的循环稳定性和倍率性能方面,LMNCO@V2O5中的V205包覆层的效果要远优于LMNCO-V2O5复合物材料中的V2O5纳米颗粒。当在电压窗口2.0-4.8 V,电流密度为25 mAg-1下恒流充放电时,3wt.% V2O5包覆的LMNCO@V2O5首圈和第50圈的放电比容量为279.5和269.1mAh g-1,容量保持率高达96.3%。相反,未包覆V2O5薄层的LMNCO材料的放电比容量从首圈的251.2 mAh g-1降低到第50圈的202.2 mAh g-1。在1250mAg-1的高倍率电流密度下,LMNCO@V2O5材料的放电比容量可以达到113.6mAh g-1,均比在此倍率下的未包覆V2O5薄层的LMNCO和L MNCO-V2O5复合材料的容量高得多。V205的不同效果源于它在正极材料中扮演的不同角色。I.MNCO@V2O5材料中的V205包覆层作为一种优良的电子和离子导体,可以减小电极-电解液界面电荷传递阻抗,提高锂离子在LMNCO颗粒中的锂离子传输,而LMNCO-V2O5材料中的V205纳米颗粒仅能作为一种可嵌入锂离子的宿主材料,有限地提高材料的充放电比容量。3、尖晶石相LiMn2O4成功植入到单斜相层状结构的Li2Mn03纳米棒中,当被用于锂离子电池正极材料时,这些层状-尖晶石集成结构的纳米棒表现出了高比容量和优异的倍率性能。初始Li2Mn03纳米棒是以a-MnO2纳米线为前驱体通过一种简单的流变相法合成出来的；尖晶石-层状结构的纳米棒是用硬脂酸作为还原剂通过温和的部分还原反应合成出来的。集成结构纳米棒的结构表征和电化学测试均证实了纳米级大小的LiMn2O4植入到初始的Li2MnO3纳米棒里面。当被用作锂离子电池正极材料时,尖晶石-层状结构的Li2Mn03纳米棒（SL-Li2Mn03）比初始的Li2MnO3纳米棒（L-Li2Mn03）表现出了好得多的性能。电压窗口2.0-4.8 V,电流密度为20mA g-1下充放电时,SL-Li2Mn03首圈和第60圈的放电比容量分别为272.3 and 228.4 mAh g-1容量保持率为83.8%。SL-Li2Mn03同时也表现出了优越的倍率性能。当在倍率为1C,2C,5C和10C下循环数百圈时,SL-Li2Mn03的放电比容量分别可以达到218.9,200.5,147.1和123.9 mAh g-1。SL-Li2MnO3如此优异的性能应归结于其尖晶石-层状的集成结构。高容量和优异的倍率性能特点让尖晶石-层状结构的材料成为下一代高功率锂离子电池优秀的正极材料之一4、在NaCl熔盐中引入a-MnO2纳米管为模板和锰源,通过熔盐法一步原位合成出了具有分级结构的、由5-20 nm的二次纳米颗粒组成的富锂Li 1.15Mn0.54Co0.23Ni0.08O2纳米线。被用于锂离子电池正极材料测试其电化学性能时,富锂纳米线表现出了非常优秀的电化学性能。材料的放电比容量大、循环稳定、倍率性能（特别是高倍率性能）良好。在没有使用表面修饰及掺杂的情况下,Li 1.15Mn0.54Co0.23Nio.08O2纳米线在电压窗口为2.04.8 V,电流密度为25 mAg-1时,首圈的充放电比容量分别为375.1和304.5 mAh·g-1,库伦效率高达81.2%。充放电电流密度为0.5C时（1C= 250mA g-1）,富锂纳米线在循环100次之后放电比容量仍能达到253.3 mAh·g-1,容量持有率为90.3%。即使在超高倍率30C下循环1000圈,Li1.15Mn0.54Co0.23Ni0.08O2纳米线仍然能释放65 mAh·g-1的放电比容量,且容量没有呈现明显的衰减趋势。这些优秀的电化学性质应该是：一级结构极大的缩短了锂离子和电子的传输路径,二级结构一维纳米线则可以提供有利的一维电子传输通道。循环数百次后的材料依然基本上维持了一维纳米线形貌,这种结构的稳定应该是其电化学性能稳定的一个重要原因。本章还通过传统的共沉淀法合成了相同组分的富锂块体材料并检测了其电化学性能。另外,平行实验的结构表明熔盐NaCl介质的存在和一维的α-MnO2纳米管都是最终形成一维纳米线产物的必不可少的条件。5、通过熔盐法合成了大量（010）晶面暴露的Na0.5 [Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片材料,同时,还通过溶胶-凝胶法合成了相同组分的Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2微米块材料,它们都具有理想的P2相层状结构。当它们被用于钠离子电池正极材料时,Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片材料表现出了比Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2微米块材料更为出色的倍率性能和高容量特性。当在O.1C（14mAg-1）的电流密度下充放电时,Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片材料的首圈和第50圈的放电比容量分别为169.4和136.3 mAh g-1,容量持有率为80.5%。而Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2微米块材料的首圈和第50圈的放电比容量分别为156.1和107.1 mAhg-1,容量持有率为68.6%。当分别在1C,2C,5C,10C和20C （1C= 140 mAg-1）倍率下循环数百圈时,Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片的放电比容量仍能分别达到110.5,100.4,76.5,37.4和18.1mAh g-1。Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片优异的电化学性能是由于其大量暴露的（010）活性晶面,这些活性晶面非常有利于材料中电子的快速传输和钠离子的快速脱嵌,因此极大提高了其电化学性能。
陈进[10]（2014）在《锂离子二次电池正极材料LiFePO4的合成及改性研究》文中进行了进一步梳理磷酸铁锂（LiFePO4）因具有价格低廉、理论比容量较高、循环寿命长、环境友好且无毒等优点一直被认为是最具前景的锂离子电池正极材料之一。然而，较低的电子电导率和离子迁移率限制了LiFePO4高倍率性能的发挥，严重制约着其商业化应用。本文分别采用传统的高温固相法及简易的络合溶胶-凝胶法制备LiFePO4，并采用不同的手段对其进行改性，旨在找到一种既有利于LiFePO4的规模化生产，又能保证其具有较好电化学性能的合成方法。主要研究结果如下：1、以Li2CO3、FeC2O4·H2O、 NH4H2PO4为主要原料通过高温固相法合成了LiFePO4；此外，以PVA作为包覆碳源、TiO2作为掺杂剂合成了改性复合材料LiFe0.96Ti0.02PO4/C。结果表明，掺杂包覆作用并没有改变活性材料的晶体结构，LiFe0.96Ti0.02PO4/C依然具有良好的结构稳定性；而且LiFe0.96Ti0.02PO4/C的低温性能与高倍率性能明显优于LiFePO4，在0℃时0.1C的放电比容量为128.7mAh/g，在30℃时5C的放电比容量仍高达97.4mAh/g。2、采用络合溶胶-凝胶法制备了LiFePO4，并对预分解温度、烧结温度、烧结保温时间、液相体系的pH值四项工艺参数进行了探索。研究表明，各项工艺参数均对试样的结构形貌及电化学性能都有重要影响，最佳的制备工艺条件为：液相体系pH为3、350℃进行预分解、700℃下保温烧结15h。以该工艺条件所合成的试样结晶完善，颗粒细小均匀、形貌规则且单分散效果好，试样在0.1C倍率下首次放电比容量达到130.1mAh/g、充放电效率高达93.5%，经20次循环后容量保持率为98.2%，具有良好的电化学性能。3、在溶胶体系中加入非离子型表面活性剂PVP来控制试样的颗粒形貌，考察其分子量及加入量对试样电化学性能的影响。研究表明，PVP的分子量对试样的形貌有重要影响，而加入量则影响活性材料的包覆碳量。当制备0.02mol LiFePO4时，向液相系统加入1g PVP-k30所合成的试样颗粒形貌规则、粒径均匀细小且导电网络较为完善，1C倍率下的放电比容量为132.2mAh/g，电化学性能表现最好。4、对比研究了高温固相法与溶胶-凝胶法分别制备的LiFe0.96Ti0.02PO4/C的形貌与电化学性能。实验结果表明，采用溶胶-凝胶法制备的LiFe0.96Ti0.02PO4/C颗粒形貌更规则、粒径更均匀细小、导电碳网络更完善且掺杂均匀度更高，具有更好的倍率性能，8C倍率下放电比容量还能达到91.3mAh/g。
二、LiCoO_2正极材料的溶胶-凝胶法合成及其电化学性能研究（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、LiCoO_2正极材料的溶胶-凝胶法合成及其电化学性能研究（论文提纲范文）
（1）硫化物基固体电解质及界面研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 全固态锂电池 |
| 1.2.1 全固态锂电池概述 |
| 1.2.2 全固态锂电池的优势 |
| 1.2.3 全固态锂电池国内外研究现状 |
| 1.3 硫化物固体电解质的研究进展 |
| 1.3.1 硫化物电解质 |
| 1.3.2 硫化物/聚合物复合电解质 |
| 1.4 硫化物电解质基全固态锂电池的界面研究进展 |
| 1.4.1 硫化物固体电解质/正极界面 |
| 1.4.2 硫化物固体电解质/锂负极界面 |
| 1.4.3 硫化物固体电解质/锂负极界面保护策略 |
| 1.5 选题依据及研究内容 |
| 2 Li_(10)SnP_2S_(12)电解质及全固态锂硫电池性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 SnS_2纳米晶的制备 |
| 2.2.2 Li_(10)SnP_2S_(12)电解质的制备 |
| 2.2.3 S-C-Li_(10)SnP_2S_(12)复合正极的制备 |
| 2.2.4 材料的表征 |
| 2.2.5 全固态锂电池的制备 |
| 2.2.6 电化学性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 SnS_2样品的物相与微观形貌 |
| 2.3.2 Li_(10)SnP_2S_(12)电解质的物相分析及晶体结构 |
| 2.3.3 Li_(10)SnP_2S_(12)电解质的离子电导率及活化能 |
| 2.3.4 Li_(10)SnP_2S_(12)电解质的光学照片及微观形貌 |
| 2.3.5 Li_(10)SnP_2S_(12)电解质的电压窗口 |
| 2.3.6 Li_(10)SnP_2S_(12)电解质对锂铟合金的电化学稳定性 |
| 2.3.7 S-C-Li_(10)SnP_2S_(12)复合正极的表征与热重分析 |
| 2.3.8 S-C-Li_(10)SnP_2S_(12)复合正极的循环可逆性 |
| 2.3.9 复合正极中不同硫含量对电池电化学性能的影响 |
| 2.3.10 S-C|Li_(10)SnP_2S_(12)|Li-In全固态锂硫电池的循环及倍率性能 |
| 2.3.11 电池循环前后界面阻抗与微观形貌分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 Li_6PS_5Cl电解质与NCM532正极界面研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 Li_6PS_5Cl电解质的制备 |
| 3.2.2 Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3溶胶的制备 |
| 3.2.3 LLTO@NCM532正极材料的制备 |
| 3.2.4 材料的表征 |
| 3.2.5 全固态锂电池的制备 |
| 3.2.6 电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Li_6PS_5Cl电解质的XRD,SEM及离子电导率 |
| 3.3.2 LLTO@NCM532正极材料的表征 |
| 3.3.3 LLTO@NCM532/Li_6PS_5Cl/Li-In全固态电池的电化学性能 |
| 3.3.4 LLTO@NCM532正极的CV和GITT测试 |
| 3.3.5 LLTO@NCM532正极循环前后物相分析 |
| 3.3.6 LLTO@NCM532正极/电解质循环前后界面阻抗 |
| 3.3.7 LLTO@NCM532正极/电解质界面循环前后的微观形貌 |
| 3.3.8 LLTO包覆层对正极/电解质界面的保护机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 Li_6PS_5Cl电解质与锂金属负极界面研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 Li_6PS_5Cl电解质的制备 |
| 4.2.2 LiG3离子液体的制备 |
| 4.2.3 材料的表征 |
| 4.2.4 全固态锂电池的制备 |
| 4.2.5 电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 LPSCl电解质的SEM,XRD及离子电导率 |
| 4.3.2 Li(LiG3)/LPSCl/Li(LiG3)对称电池的阻抗 |
| 4.3.3 Li(LiG3)/LPSCI/Li(LiG3)对称电池的循环稳定性 |
| 4.3.4 Li(LiG3)锂负极循环后的微观形貌 |
| 4.3.5 Li(LiG3)锂负极循环后的XPS分析 |
| 4.3.6 LiG3离子液体抑制锂枝晶的作用机理 |
| 4.3.7 LiNbO_3@NCM622/LPSCl/Li(LiG3)电池的循环性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 硫化物基复合电解质及全固态锂电池性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 复合固体电解质的制备 |
| 5.2.2 Li(SEI)负极的制备 |
| 5.2.3 材料的表征 |
| 5.2.4 全固态锂电池的制备 |
| 5.2.5 电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 复合电解质的SEM微观形貌 |
| 5.3.2 复合电解质的XRD物相分析 |
| 5.3.3 复合电解质的离子电导率和电化学窗口 |
| 5.3.4 复合电解质中的锂离子迁移机制 |
| 5.3.5 Li(SEI)负极微观形貌及XPS表征 |
| 5.3.6 Li(SEI)负极与复合电解质的界面稳定性 |
| 5.3.7 S-CNTs/Li(SEI)全固态锂硫电池的电化学性能 |
| 5.3.8 Li(SEI)负极抑制枝晶生长的机理分析 |
| 5.3.9 Al_2O_3@NCM532/Li(SEI)全固态锂电池的电化学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论、创新点与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）纳米碳包覆改性LiCoO2的制备与电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.3 锂离子电池正极材料研究现状 |
| 1.3.1 LiMn_2O_4正极材料 |
| 1.3.2 LiFePO_4正极材料 |
| 1.3.3 LiNi_(1-x-y)Co_xMn_yO_2三元正极材料 |
| 1.3.4 LiCoO_2正极材料 |
| 1.4 LiCoO_2正极材料改性研究 |
| 1.4.1 控制形貌与粒径改性 |
| 1.4.2 掺杂改性 |
| 1.4.3 表面包覆改性 |
| 1.5 纳米碳材料的研究现状 |
| 1.5.1 石墨烯在电极材料中的研究现状 |
| 1.5.2 碳纳米管在电极材料中的研究现状 |
| 1.5.3 碳纳米管/石墨烯在电极材料中的研究现状 |
| 1.6 本论文的研究目的、内容和主要创新点 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 主要创新点 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料表征 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.2.2 傅里叶红外光谱(FT-IR)分析 |
| 2.2.3 透射电子显微镜(TEM)分析 |
| 2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
| 2.3 材料的电化学性能测试 |
| 2.3.1 电极片制备 |
| 2.3.2 电池组装 |
| 2.3.3 充放电性能测试 |
| 2.3.4 循环伏安(CV)测试 |
| 2.3.5 交流阻抗(EIS)测试 |
| 第三章 GR/LiCoO_2复合材料的制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 GR/LiCoO_2复合材料的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 GR/LiCoO_2复合材料的XRD分析 |
| 3.3.2 GR/LiCoO_2复合材料的FT-IR分析 |
| 3.3.3 GR/LiCoO_2复合材料的形貌分析 |
| 3.3.4 GR/LiCoO_2复合材料的电化学性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 CNTs/LiCoO_2复合材料的制备与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CNTs/LiCoO_2复合材料的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CNTs/LiCoO_2复合材料的XRD分析 |
| 4.3.2 CNTs/LiCoO_2复合材料的形貌分析 |
| 4.3.3 CNTs/LiCoO_2复合材料的电化学性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 CNTs/GR/LiCoO_2复合材料的制备与性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CNTs/GR/LiCoO_2复合材料的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CNTs/GR/LiCoO_2复合材料的XRD分析 |
| 5.3.2 CNTs/GR/LiCoO_2复合材料的FT-IR分析 |
| 5.3.3 CNTs/GR/LiCoO_2复合材料的形貌分析 |
| 5.3.4 CNTs的比例对CNTs/GR/LiCoO_2复合材料的电化学性能影响 |
| 5.3.5 CNTs/GR/LiCoO_2复合材料的电化学性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读学位期间的主要学术成果 |
| 致谢 |
（3）船用二次电池镍钴锰三元正极材料组织与性能调控策略研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 船用电力推进系统概述 |
| 1.2.1 船舶电力推进系统的分类及特点 |
| 1.2.2 船舶电力推进系统的发展 |
| 1.2.3 船舶混合动力系统及其架构 |
| 1.2.4 船舶用二次电池特性 |
| 1.2.5 船用锂离子电池储能系统的发展与应用 |
| 1.3 储能系统锂离子电池 |
| 1.3.1 锂离子电池的发展 |
| 1.3.2 锂离子电池基本原理、结构与关键材料 |
| 1.4 锂离子电池正极材料的现状与研究进展 |
| 1.4.1 层状结构的正极材料 |
| 1.4.2 尖晶石型正极材料 |
| 1.4.3 橄榄石型结构正极材料 |
| 1.4.4 锂离子电池正极材料的制备方法 |
| 1.5 镍钴锰三元锂离子电池正极材料的研究进展 |
| 1.5.1 三元材料的组织结构与成份 |
| 1.5.2 三元材料的性能 |
| 1.5.3 三元材料的制备方法 |
| 1.6 本课题研究的目的、意义及研究内容 |
| 1.6.1 研究的思路和背景 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 研究的目的及意义 |
| 2 造核放渣共沉淀法制备NCM523OH前驱体及其正极材料的性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料与试剂 |
| 2.2.2 共沉淀法制备NCM523OH前驱体 |
| 2.2.3 LNCM523正极材料的制备 |
| 2.2.4 材料物理性能表征 |
| 2.2.5 LNCM523电极片的制作及扣式电池的组装 |
| 2.2.6 电化学性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 LNCM523材料成分分析 |
| 2.3.2 合成工艺对产物粒度的影响 |
| 2.3.3 周期的时间对产物形貌结构的影响 |
| 2.3.4 XRD物相分析 |
| 2.3.5 充放电特性 |
| 2.3.6 循环性能及倍率性能 |
| 2.4 NCM523OH前驱体生长过程机理讨论 |
| 2.4.1 镍钴锰三元前驱体反应结晶过程 |
| 2.4.2 成核过程的讨论 |
| 2.4.3 NCM523OH前驱体晶核生长机理探讨 |
| 2.4.4 NCM523OH前驱体反应晶核形成与生长探讨 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 造核放渣共沉淀法制备NCM622OH前驱体及其正极材料的性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料与试剂 |
| 3.2.2 共沉淀法制备NCM622OH前驱体 |
| 3.2.3 LNCM622正极材料的制备及性能测试表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 LNCM622材料成分分析 |
| 3.3.2 合成工艺对产物粒度的影响 |
| 3.3.3 合成时间对前驱体形貌结构影响 |
| 3.3.4 不同时段产物的XRD物相 |
| 3.3.5 循环性能及倍率性能 |
| 3.3.6 充放电循环稳定性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 连续共沉淀法制备NCM622OH三元前驱体及其正极材料的性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验原料与试剂 |
| 4.2.2 共沉淀法制备NCM622OH前驱体 |
| 4.2.3 LNCM622正极材料的烧结、性能测试及表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 氨水浓度的影响 |
| 4.3.2 pH的影响 |
| 4.3.3 合成时间的影响 |
| 4.3.4 收集时间对LiNCM622样品晶体结构的影响 |
| 4.3.5 LiNCM622样品的形态特征 |
| 4.3.6 LiNCM622正极材料电化学特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 喷雾热解法制备NCM622三元氧化物前驱体及其正极材料的性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料与试剂 |
| 5.2.2 喷雾热解法制备单晶NCM622三元氧化物前驱体 |
| 5.2.3 LiNCM622三元正极材料的烧结及性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 NCM622材料成分分析 |
| 5.3.2 不同热解温度对材料形貌结构影响 |
| 5.3.3 热解温度对晶体结构与成分均匀性的影响 |
| 5.3.4 循环伏安及充放电曲线特性 |
| 5.3.5 循环性能及倍率性能 |
| 5.4 前驱体溶液体系的讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 两步法制备单晶NCM811三元氧化物前驱体及其正极材料的性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 实验原料与试剂 |
| 6.2.2 喷雾干燥+热解法制备NCM811三元氧化物前驱体 |
| 6.2.3 NCM811三元正极材料的烧结及性能测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 NCM811氧化物前驱体成分分析 |
| 6.3.2 喷雾干燥及热解形貌结构分析 |
| 6.3.3 喷雾干燥与热解形貌的继承性 |
| 6.3.4 喷雾热解一步法与喷雾干燥+热解两步法产物形貌比较 |
| 6.3.5 不同方法制备NCM正极材料形貌对比 |
| 6.3.6 不同热解温度对前驱体物相结构的影响 |
| 6.3.7 循环伏安及充放电曲线特性 |
| 6.3.8 循环性能及倍率性能 |
| 6.4 喷雾干燥+热解机理模型讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（4）层状结构LiV3O8正极材料的合成及其改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池概述 |
| 1.2.1 锂离子电池的发展 |
| 1.2.2 锂离子电池的主要结构 |
| 1.2.3 锂离子电池的工作原理 |
| 1.2.4 锂离子电池的主要特点 |
| 1.3 锂离子电池正极材料研究发展 |
| 1.3.1 层状结构钴酸锂(LiCoO_2) |
| 1.3.2 尖晶石结构锰酸锂(LiMn_2O_4) |
| 1.3.3 橄榄石结构磷酸铁锂(LiFePO_4) |
| 1.4 层状钒酸锂(LiV_3O_8)正极材料的研究进展 |
| 1.4.1 LiV_3O_8的晶体结构与充放电机理 |
| 1.4.2 LiV_3O_8正极材料的制备方法 |
| 1.4.3 LiV_3O_8正极材料的改性 |
| 1.5 本论文的选题意义和主要研究内容 |
| 1.5.1 选题意义 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 2 实验药品、仪器以及表征方法 |
| 2.1 实验药品和实验仪器 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料测试与表征 |
| 2.2.1 X射线衍射分析 |
| 2.2.2 X射线能谱分析 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.2.5 BET测试 |
| 2.3 电化学性能表征 |
| 2.3.1 纽扣电池的组装 |
| 2.3.2 恒电流充放电测试 |
| 2.3.3 循环伏安测试 |
| 2.3.4 交流阻抗测试 |
| 3 溶胶-凝胶法制备LiV_3O_8材料及其电化学性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 溶胶凝胶法制备LiV_3O_8材料 |
| 3.3 LiV_3O_8材料的结构和形貌表征 |
| 3.3.1 LiV_3O_8材料的结构表征 |
| 3.3.2 LiV_3O_8材料的形貌分析 |
| 3.4 LiV_3O_8材料的电化学性能表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 LiV_3O_8/GO复合材料制备及其性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 LiV_3O_8/GO复合材料的制备 |
| 4.3 LiV_3O_8/GO复合材料的物相表征和形貌分析 |
| 4.4 LiV_3O_8/GO复合材料的电化学性能表征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 Nb元素掺杂对LiV_3O_8材料形貌及电化学性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 掺杂Nb元素的LiV_3O_8材料的制备 |
| 5.3 LiV_(3-y)NbyO_8材料的结构表征和形貌分析 |
| 5.4 不同掺杂量的Nb元素对钒酸锂材料的电化学性能影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 个人简历以及攻读硕士学位期间的成果 |
| 致谢 |
（5）锂离子电池锰基富锂相材料的制备与改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池的构成与工作原理 |
| 1.3 锂离子电池正极材料概述 |
| 1.3.1 橄榄石型LiFePO_4材料 |
| 1.3.2 尖晶石型LiM_2O_4(M=Mn,Ni)材料 |
| 1.3.3 层状LiCoO_2材料 |
| 1.3.4 层状三元LiMO_2(M=Ni,Co,Mn,Al)材料 |
| 1.3.5 层状富锂相αLi_2MnO_3·(1-α)LiMO_2 (M=Ni,Mn,Co)材料 |
| 1.4 锂离子电池负极材料概述 |
| 1.5 本论文的选题背景与研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验仪器与方法 |
| 2.1 药品名单 |
| 2.2 实验仪器和方法 |
| 2.2.1 材料合成设备 |
| 2.2.2 电极片制备和电池组装 |
| 2.2.3 电池电化学性能测试 |
| 2.2.4 样品表征分析方法 |
| 第三章 富锂相的镍锰尖晶石包覆改性及其电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料制备 |
| 3.2.2 材料的物化结构表征 |
| 3.2.3 材料的电化学性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的结构形貌 |
| 3.3.2 改性前后材料的电化学性能 |
| 3.3.3 富锂相表面残锂的探究 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 富锂相的原位LiF包覆及其电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料制备 |
| 4.2.2 材料物相表征 |
| 4.2.3 材料电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 改性前后LLO的结构形貌 |
| 4.3.2 改性前后LLO的电化学性能 |
| 4.3.3 循环后样品的结构形貌 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 富锂相表面Li~+/Na~+交换形成双梯度包覆研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 材料制备 |
| 5.2.2 材料结构表征 |
| 5.2.3 材料的电化学性能表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 改性前后LLO的结构 |
| 5.3.2 Li~+/Na~+交换的证据 |
| 5.3.3 材料的电化学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 富锂相表面Li~+/K~+交换形成双梯度包覆研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 材料制备 |
| 6.2.2 材料物相表征 |
| 6.2.3 材料电化学性能测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 改性前后LNCM的结构形貌 |
| 6.3.2 Li~+/K~+交换的证据 |
| 6.3.3 改性前后LNCM的电化学性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 Cs掺杂富锂相及其电化学性能研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.2.1 材料制备 |
| 7.2.2 材料物性表征 |
| 7.2.3 材料电化学性能表征 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 材料的结构形貌 |
| 7.3.2 材料的电化学性能 |
| 7.3.3 材料的锂离子扩散系数 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 基于库伦效率匹配的富锂相@Cr_2O_5//Li_4Ti_5O_(12)全电池研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验部分 |
| 8.2.1 材料制备 |
| 8.2.2 材料物性表征 |
| 8.2.3 材料电化学性能表征 |
| 8.3 结果与讨论 |
| 8.3.1 材料的结构形貌 |
| 8.3.2 材料的电化学性能 |
| 8.3.3 Cr_2O_5对LNCM库伦效率补偿的机理探究 |
| 8.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第九章 论文总结与未来工作展望 |
| 9.1 本论文创新点 |
| 9.2 本论文不足之处 |
| 9.3 未来工作展望 |
| 在读期间获得的学术成果 |
| 致谢 |
（6）高电压钴酸锂的容量衰减机理及优化机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 锂离子电池 |
| 1.2.1 锂离子电池发展概况 |
| 1.2.2 锂离子电池工作原理 |
| 1.2.3 锂离子电池组成 |
| 1.3 锂离子电池正极材料 |
| 1.3.1 磷酸铁锂正极材料 |
| 1.3.2 锰酸锂正极材料 |
| 1.3.3 三元正极材料 |
| 1.3.4 钴酸锂正极材料 |
| 1.4 钴酸锂正极材料研究现状 |
| 1.4.1 限制钴酸锂正极材料能量密度提升的瓶颈问题 |
| 1.4.2 钴酸锂正极材料性能优化方法 |
| 1.5 本文研究思路 |
| 1.6 论文结构与主要工作 |
| 第二章 高电压工况条件下钴酸锂正极材料的容量衰减机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品与仪器设备 |
| 2.2.2 扣式锂离子电池的制备 |
| 2.2.3 充放电循环测试 |
| 2.3 钴酸锂正极材料在高电压工况条件下的晶体结构演化 |
| 2.4 钴酸锂正极材料在高电压工况条件下的电子结构演化 |
| 2.5 钴酸锂正极材料在高电压工况条件下的电化学性能衰减 |
| 2.6 小结与讨论 |
| 第三章 合成方法对钴酸锂正极材料容量衰减行为的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 固相烧结法合成钴酸锂 |
| 3.2.2 共沉淀法合成钴酸锂 |
| 3.2.3 溶胶-凝胶法合成钴酸锂 |
| 3.2.4 材料表征 |
| 3.2.5 电化学性能测试 |
| 3.3 三类典型方法合成的钴酸锂正极材料容量衰减行为对比研究 |
| 3.3.1 产物的物相对比分析 |
| 3.3.2 产物的形貌对比分析 |
| 3.3.3 产物的电化学性能对比分析 |
| 3.4 小结与讨论 |
| 第四章 基于元素掺杂的高电压钴酸锂正极材料性能优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 Ru掺杂钴酸锂正极材料合成 |
| 4.2.2 Ru、Al共掺杂钴酸锂正极材料合成 |
| 4.2.3 材料表征 |
| 4.2.4 电化学性能测试 |
| 4.3 Ru单元素掺杂高电压钴酸锂性能优化机制研究 |
| 4.3.1 Ru掺杂对钴酸锂能带结构的影响 |
| 4.3.2 Ru掺杂比例的优化 |
| 4.3.3 Ru掺杂高电压钴酸锂性能优化机制分析 |
| 4.4 Ru、Al二元共掺杂高电压钴酸锂性能优化机制研究 |
| 4.4.1 多元素掺杂方案设计 |
| 4.4.2 Ru、Al二元共掺杂钴酸锂电化学性能分析 |
| 4.4.3 Ru、Al二元共掺杂高电压钴酸锂性能优化机制分析 |
| 4.5 小节与讨论 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要研究结论 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（7）4.5V高电位钴酸锂正极材料的改性及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.2.1 锂离子电池的发展与现状 |
| 1.2.2 锂离子电池的组成及分类 |
| 1.2.3 锂离子电池工作原理 |
| 1.3 常见的锂离子电池正极材料介绍 |
| 1.3.1 镍系正极材料 |
| 1.3.2 锰系正极材料 |
| 1.3.3 三元体系正极材料 |
| 1.3.4 聚阴离子正极材料 |
| 1.4 LiCoO_2 正极材料介绍 |
| 1.4.1 LiCoO_2 的结构性质与充放电机理 |
| 1.4.2 LiCoO_2 的制备方法 |
| 1.4.3 LiCoO_2 存在的问题及改性研究 |
| 1.5 石墨烯材料 |
| 1.5.1 石墨烯简介 |
| 1.5.2 石墨烯基复合材料简介 |
| 1.6 本课题研究意义及研究内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 2 实验及测试方法 |
| 2.1 实验试剂及仪器 |
| 2.1.1 主要实验试剂 |
| 2.1.2 主要实验仪器 |
| 2.2 材料的表征手段及分析方法 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.2.2 扫描电镜(SEM)分析 |
| 2.2.3 透射电镜(TEM)分析 |
| 2.2.4 能谱仪(EDS)分析 |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 电极片制作过程 |
| 2.3.2 电池的组装 |
| 2.3.3 电池充放电性能测试 |
| 3 采用不同制备方法制备钴酸锂并进行性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 钴酸锂的制备 |
| 3.3 物理性能表征 |
| 3.2.1 XRD测试与分析 |
| 3.2.2 SEM测试与分析 |
| 3.2.3 TEM测试与分析 |
| 3.4 电化学性能测试 |
| 3.4.1 循环性能测试 |
| 3.4.2 倍率性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 单元素掺杂改性钴酸锂的制备及其电化学性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 钴铝酸锂和钴镁酸锂的制备 |
| 4.3 钴铝酸锂和钴镁酸锂物理性能表征 |
| 4.3.1 XRD测试与分析 |
| 4.3.2 SEM测试与分析 |
| 4.3.3 EDS测试与分析 |
| 4.4 电化学性能测试 |
| 4.4.1 循环性能测试与分析 |
| 4.4.2 倍率性能测试与分析 |
| 4.5 不同Al掺杂量的对比 |
| 4.5.1 XRD测试与分析 |
| 4.5.2 SEM测试与分析 |
| 4.5.3 循环性能测试与分析 |
| 4.5.4 倍率性能测试与分析 |
| 4.6 本章总结 |
| 5 石墨烯包覆钴铝酸锂正极材料的改性及其电化学性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 石墨烯包覆钴铝酸锂材料的制备 |
| 5.3 物理性能表征 |
| 5.3.1 XRD测试与分析 |
| 5.3.2 EDS测试与分析 |
| 5.3.3 TEM测试与分析 |
| 5.4 电化学性能测试 |
| 5.4.1 循环性能测试与分析 |
| 5.4.2 倍率性能测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）富锂锰基层状正极材料和高镍金属氧化物正极材料的制备、结构和性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池的发展及原理 |
| 1.2.1 锂离子电池的发展历史 |
| 1.2.2 锂离子电池的工作原理和特点 |
| 1.2.3 商业化锂离子电池的结构及分类 |
| 1.3 锂离子电池负极材料 |
| 1.4 锂离子电池电解液 |
| 1.5 锂离子电池正极材料 |
| 1.5.1 聚阴离子型正极材料 |
| 1.5.1.1 LiMPO_4(M=Ni,Co,Mn,Fe) |
| 1.5.1.2 Li_3V_2(PO_4)_3 |
| 1.5.1.3 Li_2MSiO_4(M=Fe Mn,Co) |
| 1.5.2 尖晶石型正极材料 |
| 1.5.2.1 LiMn_2O_4 |
| 1.5.2.2 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4 |
| 1.5.3 层状正极材料 |
| 1.5.3.1 LiCoO_2 |
| 1.5.3.2 LiNiO_2 |
| 1.5.3.3 层状LiMnO_2 |
| 1.5.3.4 高镍材料 |
| 1.6 富锂锰基层状正极材料 |
| 1.6.1 富锂锰基层状正极材料的结构 |
| 1.6.2 富锂锰基层状正极材料的电化学特征 |
| 1.6.3 富锂锰基正极材料的合成方法 |
| 1.6.3.1 共沉淀法 |
| 1.6.3.2 固相法 |
| 1.6.3.3 水热与溶剂热法 |
| 1.6.3.4 溶胶-凝胶法 |
| 1.6.4 富锂锰基层状正极材料目前存在的主要问题及其改进方法 |
| 1.6.4.1 提高首次库伦效率 |
| 1.6.4.2 改善电压衰减 |
| 1.6.4.3 提高材料倍率性能 |
| 1.6.4.4 提高材料体积能量密度 |
| 1.6.5 富锂锰基层状正极材料的机理研究 |
| 1.6.5.1 富锂锰基层状正极材料首周充放电过程机理研究 |
| 1.6.5.2 富锂锰基层状正极材料产气机理研究 |
| 1.6.5.3 富锂锰基层状正极材料电压衰减机理研究 |
| 1.7 本论文的研究思路及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验方法及原理 |
| 2.1 实验原料及使用设备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.1.3 表征仪器 |
| 2.2 材料的合成 |
| 2.2.1 碳酸盐共沉淀法合成工艺 |
| 2.2.2 氢氧化物共沉淀法合成工艺 |
| 2.2.3 电极的制备 |
| 2.2.4 半电池的组装 |
| 2.3 实验表征方法及原理 |
| 2.3.1 X-射线粉末晶体衍射技术(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜和透射电子显微镜技术 |
| 2.3.2.1 扫描电子显微镜(SEM)与电子能谱(EDS) |
| 2.3.2.2 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3.3 微分电化学质谱(OEMS) |
| 2.3.4 拉曼光谱(Raman) |
| 2.3.5 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES) |
| 2.3.6 电化学表征技术 |
| 2.3.6.1 恒电流充放电测试 |
| 2.3.6.2 循环伏安技术(CV) |
| 2.3.6.3 电化学阻抗谱测试(EIS) |
| 参考文献 |
| 第三章 富锂锰基层状正极材料的制备、表面包覆及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Li_(1.188)Ni_(0.198)Co_(0.087)Mn_(0.553)O_2材料的制备及LLZO固态电解质的包覆 |
| 3.3 Li_(1.188)Ni_(0.198)Co_(0.087)Mn_(0.553)O_2材料及前驱体的形貌和结构表征 |
| 3.3.1 前驱体SEM表征 |
| 3.3.2 前驱体的XRD和EDS表征 |
| 3.3.3 产物的SEM表征 |
| 3.3.4 产物的TEM表征 |
| 3.3.5 产物的XRD表征 |
| 3.3.6 产物的Mapping表征 |
| 3.3.7 产物的组分及含量分析 |
| 3.4 电极的电化学性能表征 |
| 3.4.1 退火温度对包覆材料倍率性能影响的探索 |
| 3.4.2 包覆含量对材料倍率性能影响的探索 |
| 3.4.3 Li_(1.188)Ni_(0.198)Co_(0.087)Mn_(0.553)O_2材料包覆前后首周充放电曲线及对应的微分容量曲线 |
| 3.4.4 Li-La-Zr-O固态电解质包覆对材料循环性能的影响 |
| 3.4.5 Li-La-Zr-O固态电解质包覆对材料阻抗的影响 |
| 3.4.6 Li-La-Zr-O固态电解质包覆前后材料的电压衰减 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 调控Co/Ni比例改善富锂锰基层状正极材料电压衰减 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同Co/Ni比例富锂锰基层状正极材料的合成 |
| 4.3 前驱体的形貌及结构表征 |
| 4.3.1 前驱体的SEM表征和EDS分析 |
| 4.3.2 前驱体的XRD表征 |
| 4.4 产物的形貌和结构表征 |
| 4.4.1 产物的结构示意图 |
| 4.4.2 产物的SEM表征和EDS分析 |
| 4.4.3 产物的XRD表征 |
| 4.5 电极的电化学性能表征 |
| 4.5.1 不同Co/Ni 比例电极的首周充放电曲线 |
| 4.5.2 不同Co/Ni 比例电极的循环性能 |
| 4.5.3 不同Co/Ni 比例电极的电压衰减情况 |
| 4.6 电极的OEMS测试 |
| 4.6.1 NCM 811材料首周充放电过程中的OEMS测试 |
| 4.6.2 不同Co/Ni比例材料首周OEMS测试 |
| 4.7 电极的in situ XRD测试 |
| 4.7.1 前三周充放电过程 in situ XRD 3D结构变化简图 |
| 4.7.2 前三周充放电过程中对应的in situ XRD等高图和局部3D放大图 |
| 4.7.3 充放电过程对应的晶胞参数变化 |
| 4.7.4 充放电过程中放电区域的划分 |
| 4.8 电极循环过程中微分容量曲线区域划分及其变化过程 |
| 4.9 电极循环前后非原位表征 |
| 4.9.1 Ex situ XRD表征 |
| 4.9.2 TEM表征 |
| 4.9.3 Raman表征 |
| 4.10 电压衰减演化过程机理示意图 |
| 4.11 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 调控Mn/(Ni+Co)比例改善富锂锰基层状正极材料电压衰减 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同Mn/(Co+Ni)比例富锂锰基层状正极材料的合成 |
| 5.3 前驱体的形貌及结构表征 |
| 5.3.1 前驱体的SEM表征和EDS分析 |
| 5.3.2 前驱体的XRD表征 |
| 5.4 产物的形貌和结构表征 |
| 5.4.1 产物的SEM表征和EDS分析 |
| 5.4.2 产物的XRD表征 |
| 5.5 电极的电化学性能表征 |
| 5.5.1 不同Mn/(Co+Ni)比例电极材料首周充放电曲线 |
| 5.5.2 电极材料的循环性能及对应电压衰减 |
| 5.5.3 电极材料循环过程中容量归一化曲线及对应周数的微分容量曲线分析 |
| 5.6 电极材料的改性 |
| 5.6.1 实验设计与改性方法 |
| 5.6.2 材料表征 |
| 5.6.3 改性材料的电化学性能表征 |
| 5.6.4 电极材料循环过程中容量归一化曲线及对应周数的微分容量曲线 |
| 5.7 电极材料的OEMS测试 |
| 5.7.1 不同Mn/(Co+Ni)比例材料OEMS测试 |
| 5.7.2 Mn/(Co+Ni)=1.10及经不同处理后所得材料的OEMS测试 |
| 5.8 电极材料的in situ XRD测试 |
| 5.8.1 材料充放电过程中对应的晶胞参数变化 |
| 5.8.2 材料充放电过程中晶胞参数a值的变化 |
| 5.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 高镍金属氧化物正极材料的合成及锂离子脱嵌机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 NCM 811前驱体的合成 |
| 6.3 前驱体的形貌及结构表征 |
| 6.3.1 前驱体的形貌 |
| 6.3.2 前驱体的相结构 |
| 6.4 产物的形貌和元素分布表征 |
| 6.5 煅烧气氛对NCM 811材料结构与性能的影响 |
| 6.6 煅烧温度对NCM 811材料结构与性能的影响 |
| 6.7 运用in situ XRD研究NCM 811材料循环伏安过程中结构变化 |
| 6.7.1 NCM 811材料循环伏安曲线 |
| 6.7.2 In situ XRD技术观察NCM 811材料3.0～4.3 V区间CV过程结构变化 |
| 6.7.3 In situ XRD技术研究NCM 811材料3.0～5.0 V电压区间CV过程的结构演化 |
| 6.8 电极材料恒流充放电过程中结构变化 |
| 6.8.1 In situ XRD测试恒流充放电过程中的结构变化图 |
| 6.8.2 运用in situ XRD探索NCM 811材料首周恒流充电过程中极化对材料结构变化的影响 |
| 6.8.3 In situ XRD表征材料在大倍率充放电过程中的结构演化 |
| 6.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 不足 |
| 7.4 展望 |
| 攻读博士学位期间发表和交流的论文 |
| 致谢 |
（9）锰基层状氧化物作为锂二次电池正极材料的合成与改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.2.1 锂离子电池的发展历史 |
| 1.2.2 锂离子电池的组成及工作原理 |
| 1.2.3 锂离子电池的优点 |
| 1.2.4 锂离子电池正极材料的要求 |
| 1.3 典型的锂离子电池正极材料 |
| 1.3.1 层状结构化合物LiMn_xCo_yNi_zO_2 |
| 1.3.2 尖晶石结构化合物LiMn_2O_4 |
| 1.3.3 聚阴离子型化合物LiMPO_4、Li_2MSiO_4(M=Fe,Mn) |
| 1.4 层状锰基富锂正极材料的发展现状 |
| 1.4.1 材料的结构 |
| 1.4.2 材料的脱嵌锂机理 |
| 1.4.3 材料的研究进展 |
| 1.5 层状富钠正极材料的可行性分析 |
| 1.6 本论文的选题思路及研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 溶胶-凝胶法合成层状富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2温度的优化和材料结构的认知 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料的合成 |
| 2.2.2 材料的表征 |
| 2.2.3 材料的电化学性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 V_2O_5对富锂层状氧化物正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的改性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料的合成 |
| 3.2.2 材料的表征 |
| 3.2.3 电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的晶相分析 |
| 3.3.2 材料的形貌分析 |
| 3.3.3 材料的XPS分析 |
| 3.3.4 材料的电化学性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 高性能层状-尖晶石集成结构的Li_2MnO_3纳米棒的合成及其电化学性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料的合成 |
| 4.2.2 材料的表征 |
| 4.2.3 电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的晶相和形貌分析 |
| 4.3.2 材料的Raman光谱和XPS能谱分析 |
| 4.3.3 材料的ICP-AES结果分析 |
| 4.3.4 材料的微区精细结构分析 |
| 4.3.5 材料的电化学性能分析 |
| 4.3.6 材料循环后的形貌分析 |
| 4.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高性能、分级结构的富锂氧化物纳米线的合成及其电化学性能的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 材料的合成 |
| 5.2.2 材料的表征 |
| 5.2.3 电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 材料的晶相和形貌分析 |
| 5.3.2 材料的ICP-AES结果分析 |
| 5.3.3 材料的电化学性能分析 |
| 5.3.4 材料循环后的形貌和结构分析 |
| 5.3.5 合成Li_(1.15)Mn_(0.54)Co_(0.23)Ni_(0.08)O_2纳米线的必需条件 |
| 5.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 {010}晶面暴露的钠离子电池正极材料Na_(0.5)[Mn_(0.65)Co_(0.20)Ni_(0.15)]O_2纳米片的合成及其电化学性能的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 材料的合成 |
| 6.2.2 材料的表征 |
| 6.2.3 电化学性能测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 材料的晶相分析 |
| 6.3.2 材料的形貌和精细结构分析 |
| 6.3.3 材料的电化学性能分析 |
| 6.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 思考与展望 |
| 攻博期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（10）锂离子二次电池正极材料LiFePO4的合成及改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 插图索引 |
| 附表索引 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 锂离子电池的发展简介 |
| 1.2 锂离子电池的组成、工作原理及主要特点 |
| 1.2.1 锂离子电池的组成 |
| 1.2.2 锂离子电池的工作原理 |
| 1.2.3 锂离子电池的主要特点 |
| 1.3 锂离子电池正极材料 |
| 1.3.1 LiCoO_2 |
| 1.3.2 LiNiO_2 |
| 1.3.3 LiMnO_2、LiMn_2O_4 |
| 1.3.4 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2 |
| 1.3.5 LiFePO_4 |
| 1.3.6 其它锂离子电池正极材料 |
| 1.4 LiFePO_4 的研究进展 |
| 1.4.1 LiFePO_4 的电化学机理研究进展 |
| 1.4.2 LiFePO_4 制备方法的研究进展 |
| 1.4.3 LiFePO_4 改性方法的研究进展 |
| 1.5 本文的选题背景 |
| 1.6 本文的研究内容 |
| 第2章 材料合成及实验方法 |
| 2.1 主要的实验原料及仪器设备 |
| 2.1.1 主要的实验原料 |
| 2.1.2 主要的实验仪器设备 |
| 2.2 活性材料的合成 |
| 2.2.1 固相法合成活性材料 |
| 2.2.2 溶胶-凝胶法合成活性材料 |
| 2.3 电极片的制作与电池组装 |
| 2.3.1 电极片制作 |
| 2.3.2 电池的组装 |
| 2.4 材料的表征与性能测试 |
| 2.4.1 热重-差热分析(TG-DTA) |
| 2.4.2 X-射线衍射(XRD)分析 |
| 2.4.3 扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析 |
| 2.4.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.4.5 恒电流充放电测试 |
| 2.4.6 循环伏安(CV)测试 |
| 2.4.7 电化学阻抗(EIS)测试 |
| 2.4.8 电子电导率σ测定 |
| 第3章 固相法制备改性 LiFePO_4 及其电化学性能研究 |
| 3.1 碳源的筛选与其热解过程分析 |
| 3.1.1 碳源的筛选 |
| 3.1.2 PVA 的热解过程分析 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 试样的结构与形貌分析 |
| 3.3.2 LiFePO_4 表面均匀碳包覆的形成 |
| 3.3.3 试样的 CV 分析 |
| 3.3.4 试样的 EIS 分析 |
| 3.3.5 试样的高低温电化学性能 |
| 3.3.6 试样的倍率性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 溶胶-凝胶法制备 LiFePO_4 工艺条件的研究 |
| 4.1 实验方法 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 前驱体的 TG-DSC 分析 |
| 4.2.2 预分解温度对材料的影响 |
| 4.2.3 烧结温度对材料的影响 |
| 4.2.4 烧结保温时间对材料性能的影响 |
| 4.2.5 pH 值对材料的影响 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 表面活性剂对溶胶-凝胶法制备 LiFePO_4 的影响 |
| 5.1 表面活性剂及 PVP 的结构 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 PVP 分子量对 LiFePO_4/C 形貌和性能的影响 |
| 5.3.2 PVP 添加量对试样电化学性能的影响 |
| 5.3.3 不同制备方法所合成的改性材料的比较 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录和参加的科研项目 |
四、LiCoO_2正极材料的溶胶-凝胶法合成及其电化学性能研究（论文参考文献）
- [1]硫化物基固体电解质及界面研究[D]. 伊竟广. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]纳米碳包覆改性LiCoO2的制备与电化学性能研究[D]. 谭洁慧. 中南林业科技大学, 2021(01)
- [3]船用二次电池镍钴锰三元正极材料组织与性能调控策略研究[D]. 崔永福. 大连海事大学, 2020(04)
- [4]层状结构LiV3O8正极材料的合成及其改性研究[D]. 郭广志. 大连海事大学, 2020(01)
- [5]锂离子电池锰基富锂相材料的制备与改性研究[D]. 丁翔. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]高电压钴酸锂的容量衰减机理及优化机制研究[D]. 张祎. 电子科技大学, 2020(07)
- [7]4.5V高电位钴酸锂正极材料的改性及其电化学性能研究[D]. 陈俊辉. 南京理工大学, 2019(06)
- [8]富锂锰基层状正极材料和高镍金属氧化物正极材料的制备、结构和性能研究[D]. 沈守宇. 厦门大学, 2018(12)
- [9]锰基层状氧化物作为锂二次电池正极材料的合成与改性研究[D]. 何会兵. 武汉大学, 2016(01)
- [10]锂离子二次电池正极材料LiFePO4的合成及改性研究[D]. 陈进. 湖南大学, 2014(03)