二氧化钛包覆的LiNi13Co13Mn13O2正极材料制备

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毕业论文

引言

1.文献综述.. 4

1.1 锂离子电池简介4

1.1.1锂离子电池原理5

1.1.2锂离子电池特点5

1.2 锂离子正极材料简介.6

1.2.1钴酸锂正极材料6

1.2.2 镍酸锂正极材料..7

1.2.3 锰酸锂正极材料..7

1.2.4 正极材料 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O28

1.3 锂离子正极材料制备方法..8

1.3.1共沉淀法8

1.3.2高温固相法..9

1.3.3其他方法.10

2 锂离子正极材料的制备与表征.10

2.1 实验目的.10

2.2 实验仪器及设备.10

2.2.1 主要仪器10

2.3 实验药品及试剂.11

2.4 实验内容.11

2.4.1正极材料的制备.11

2.4.2涂布12

2.5 数据分析.13

2.6 结果与讨论15

3 结论 16

参考文献. 16
引言人类固有的资源是有限的，然而人类的发展与前进是源源不断的。在此大前提下，新能源应运而生。在二十世纪八十年代，大科学家们在锂原电池的基础之上，发明了可以进行充放电的锂二次电池。从那时候起，锂离子电池的发展备受关注。其中三元锂电池因为其重量较轻、容量大、无记忆效应、绿色环保等优点，在电池行业中独占一席，也是未来电池发展所趋。而正极材料也是在锂离子电池中被公认为最重要的材料，因此对正极材料的研究以及不断改进是一个十分具有挑战性的课题[1]。钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂都有着各自的优点，但是各自的不足也十分明显。而通过共沉淀的方法，可以得到三元材料镍钴锰酸锂，这种三元材料在性能上能达到最佳的平衡，它的性价比是很高的。问题是三元的配比如何才能达到最佳。常见的有 1：1：1 以及 4：2：4的配比[2]。本次实验在正极材料表面包覆二氧化钛，以改变材料内部结构，改善材料的电化学性能。1.文献综述1.1锂离子电池简介锂离子电池的前身是锂电池，最早出现在二十世纪七十年代。锂电池是一种以金属锂作为负极材料，以二氧化锰、亚硫酰氯、二氟化镍等活性物质为正极材料的一次性电池。这些物质都易溶于有机溶剂，所以不能长久保存也不能进行充电。锂电池组装完成后就有电压，这种电池的循环性能很差，一旦进行充电，就会在电池内部形成锂结晶，导致内部短路。短路会有极大的安全隐患，所以这种锂电池是禁止充电的。自此，研制出能够充电，循环性能优良的电池也是当时科学家们追求的理想。终于，在 1982年伊利诺伊理工大学有了重大发现：锂离子具有嵌入石墨的特性，并且这个过程是可逆而且迅速的。锂电池在当时它的安全隐患还是比较大，所以利用锂离子易嵌入石墨的特性，且这个过程可逆而迅速的发现，极大增加了实现理想的可能[3]。最终，第一个石墨锂离子电极由贝尔实验室研制成功。而后提出了以钴酸锂作为正极材料，碳作为负极材料，但是随后的商业化生产，安全问题得不到解决，也是暂缓了钴酸锂正极材料的发展。直到九十年代日本的 sony 公司与Moli 电池公司联合推出一种以钴酸锂为正极，石油焦为负极的二次电池，钴酸锂的应用才再一次让人们看到希望。一年后，两家公司通过合作研发又推出一种新型锂离子电池。它的负极材料采用了聚糖醇热解碳（PFA），在性能上再一次得到了提高。随后位于美国的一家电池公司又最先推出一种聚合物锂离子电池，它由PVDF 凝胶电解质制备，它的循环性能以及安全性都得到了保障。除此之外，电解质凝胶化还使得电池的电压能够保持稳定，并且能长期储存。还扩大了使用温度的范围，增加了材料比能量，一度被认为是最具发展前景的一类电池[4]。日益严重的环境污染问题让新能源成为时代中的一个炙手可热的主题。而作为一种储能与能量转化的载体，锂离子电池在新能源应用方面具有重大意义。不同于传统的铅酸类电池，锂离子电池对于环境是没有直接的污染的。现在在提供大型动力方面也有了相应的运用，电动自行车，混合型动力汽车，甚至纯电动汽车，搭载的动力电源都有锂离子电池的应用。美国著名的特斯拉纯电池动力汽车就是应用了锂离子电池相关技术，达到与燃油车性能相比有过之而无不及的程度。由此足以证明锂离子电池应用潜力确实巨大。通常含锂的过渡金属氧化物是制备锂离子正极材料的首选，例如锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂等。而负极材料，已知的较优选择是石墨和石墨烯等含碳物质，也有钛硅复合材料，这与锂离子电池的工作原理有着莫大的关系。锂离子电池的主要组成除了正负极材料之外，还有其他两部分，那就是电解液和处在电解液中分隔正负极的隔膜。电解液主要是盐溶质LiPF6和碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯或碳酸二甲酯组成的有机溶剂的混合物。隔膜主要是一些微孔聚烯烃有机高分子薄膜，以 PP和 PE 居多。