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《錳酸鋰納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、論文分類號:1學(xué)校代碼:10708學(xué)號:1502024_後森斜我大爹SHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY碩士學(xué)位論文T’hesisforMastersDegree錳酸鋰納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究曹金花指導(dǎo)教師姓名:郭守武教授鄭鵬講師學(xué)位名稱:材料物理與化學(xué)_論文提交日期:2018年3月論文答辯日期:2018年5月學(xué)位授予單位:陜西科技大學(xué)申請工學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目:錳酸鋰納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究學(xué)科門類:工學(xué)一級學(xué)科:材料科學(xué)與工程培養(yǎng)
2、單位:材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士生:曹金花導(dǎo)師:郭守武教授鄭鵬講師2018年5月PreparationandElectronchemicalPerformanceofLithiumManganesenanomaterialsAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByJinhuaCaoSupervisor:Prof.ShouwuGu
3、oLecturerPengZhengMay2018錳酸鋰納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究摘要隨著科技的發(fā)展,鋰離子電池已經(jīng)被應(yīng)用于各種便攜式儲(chǔ)能設(shè)備中,如平板電腦,智能手機(jī),攝像機(jī)等,而且進(jìn)一步在電動(dòng)汽車,混合動(dòng)力汽車,軍事和航天中獲得更多應(yīng)用,但是傳統(tǒng)的正極材料存在著如價(jià)格昂貴,安全隱患,環(huán)境不友好等方面問題,已經(jīng)不能夠滿足人們對于儲(chǔ)能材料的需求。廉價(jià)安全,錳資源豐富且都具有尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4和LiMn1.5Ni0.5O4正極材料成為了研究熱點(diǎn),充放電平臺(tái)為4V的錳酸鋰和摻雜金屬鎳后形成放電平臺(tái)在4.7V的LiMn1.5Ni0.5O4是非常具
4、有前景的正極材料。然而這兩種材料仍存在著以下缺點(diǎn),比如說電解液中錳的溶解和Jahn-Teller效應(yīng)等因素都會(huì)直接對材料的電化學(xué)性能有影響。因此,如何有效地避免這些影響不利因素一直是研究者們所關(guān)心的研究熱點(diǎn)。本文采用了固相燒結(jié)法分別制備出了線狀,球狀和片狀的LiMn2O4納米材料,并在此基礎(chǔ)制備出納米棒狀的LiMn1.5Ni0.5O4正極材料,通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等研究了產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)、尺寸及形貌;將樣品進(jìn)行電化學(xué)測試研究其電化學(xué)性能,結(jié)果如下:(1)采用熔鹽法制備出納米線狀的MnO2,用葡萄糖為碳源,水熱包
5、覆生長碳層制備復(fù)合材料MnO2@C,將其與LiOH兩種原料混合研磨均勻后,在不同的反應(yīng)條件下合成了納米線狀的錳酸鋰正極材料,保持了前驅(qū)體與最終產(chǎn)物形貌上的一致。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明在750℃燒結(jié)8h的條件下制得產(chǎn)物是納米線LiMn2O4@10%C正極材料,是尖晶石結(jié)構(gòu)且直徑分布在50-100nm之間,制得的LiMn2O4@10%C具有良好的電化學(xué)性能,在0.1C下的首次充放電比容量分別為132.2mAh/g、103mAh/g,庫倫效率較高為82%,在1C的電流密度在500次的充放電循環(huán)后比容量為103mAh/g,相對初始比容量保持在90%。(2)分別制備球狀Mn
6、2O3和片狀MnO2作為代替納米線MnO2前驅(qū)體,經(jīng)過水熱包碳,制備出球狀和片狀的LiMn2O4,并對其結(jié)構(gòu)和形貌及電化學(xué)性能進(jìn)行表征研究。采用固相法空氣氣氛下750℃保溫8h制備出的球狀和片狀LiMn2O4正極材料,再次驗(yàn)證了通過包覆碳層改性的可以保持材料的形貌。片狀和球狀LiMn2O4在0.1C的電流密度下首次I放電比容量分別為118.4mAh/g、86.5mAh/g,其對應(yīng)的庫倫效率分別為82.3%,64.4%。(3)采用固相法制備尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4電極材料,通過控制煅燒時(shí)間和碳層厚度的工藝條件來制備材料LiNi0.5Mn1.5
7、O4。結(jié)果表明,以MnO2@15%C為前驅(qū)體,采用固相法在空氣氣氛下750℃,保溫8h的反應(yīng)條件下制備出納米棒狀的LiMn1.5Ni0.5O4@15%C,通過XRD和電化學(xué)測試表明了LiMn1.5Ni0.5O4@15%C結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,結(jié)晶性良好,在4.7V左右具有高于尖晶石錳酸鋰的電壓平臺(tái),在1C的電流密度下連續(xù)充放電100次后,材料的比容量保持在97.87%。關(guān)鍵詞:錳酸鋰,鎳錳酸鋰,鋰離子電池,固相法,納米線IIPreparationandElectronchemicalPerformanceofLithiumManganesenanomaterial
8、sABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnolo