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1、長(zhǎng)沙礦冶研究院碩士學(xué)位論文鎳酸鋰制備新工藝研究姓名：歐陽(yáng)紅勇申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：李正南20060520碩±：研究生學(xué)位論文摘要摘要鋰離子二次電池具有工作電壓高，比能量高，自放電小，循環(huán)壽命長(zhǎng)，無(wú)記憶效應(yīng)，對(duì)環(huán)境污染小等突出優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代問(wèn)世以來(lái)，被廣泛用于現(xiàn)代通訊、空間技術(shù)、信息技術(shù)、國(guó)防等高科技領(lǐng)域，被譽(yù)為高效的“綠色能源"。正極材料對(duì)鋰離子電池的影響很大。LiC002因制備簡(jiǎn)單、工作電壓高(3．6-V)、比容量大、放電平穩(wěn)、循環(huán)性能良好、最早實(shí)現(xiàn)了商品化生產(chǎn)，但鈷價(jià)格昂貴、對(duì)環(huán)境污染大且資源有限。LiNi02和LiMn204
2、被認(rèn)為是LiC002的極佳替代品。但LiMn204在循環(huán)幾次后由于Jahn-Teller效應(yīng)，結(jié)構(gòu)會(huì)由尖晶石型逐漸變?yōu)樗姆骄?，使電池容量發(fā)生明顯衰減。相比之下，具有相似層狀結(jié)構(gòu)的LiNi02在充放電電位相同的情況下具有更高的容量，良好的高溫穩(wěn)定性，對(duì)環(huán)境污染較少，且鎳資源相對(duì)豐富，價(jià)格適中，是一種很有希望代替鋰鉆氧化物的材料。但LiNi02最大的缺點(diǎn)是合成條件要求嚴(yán)格，否則將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的混亂，即陽(yáng)離子混排和非化學(xué)計(jì)量比產(chǎn)物的生成，影響了LiNi02作為更有吸引力的正極材料在能源領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，優(yōu)化LiNi02的合成工藝十分必要。采用冷凍干燥工藝研究了Li
3、Ni02的合成。使用冷凍干燥法首先得到了混合均勻的納米化的前驅(qū)體，將所得到的前驅(qū)體在氧氣氣氛下焙燒，通過(guò)控制焙燒溫度和焙燒時(shí)間得到了晶體結(jié)構(gòu)較好的LiNi02正極材料。本研究采用熱重法(TG)和差示掃描量熱法(DSC)對(duì)材料的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析。用X射線衍射(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)表征LiNi02粉體的相結(jié)構(gòu)及微觀形貌。探討了反應(yīng)條件：包括原材料、Li／Ni摩爾比、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響。采用充放電實(shí)驗(yàn)、循環(huán)伏安法及交流阻抗譜對(duì)產(chǎn)物的電化學(xué)行為進(jìn)行了研究并探討了結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能之間的關(guān)系，從而優(yōu)化了LiNi02的合成工藝。
4、在空氣中燒結(jié)即便在低溫下也只能得到Li2Ni8010相，在02中以一定溫度和碩士研究生學(xué)位論文摘要時(shí)間可合成晶體結(jié)構(gòu)良好的LiNi02。合成電化學(xué)性能良好的LiNi02，需要稍過(guò)量的鋰和在氧氣中400。C恒溫2小時(shí)，650℃恒溫10小時(shí)，該工藝得到的樣品層狀結(jié)構(gòu)晶型良好，在2．7．-4．2V電壓范圍內(nèi)的首次放電容量可達(dá)到176mAh·g-1，并有較好的循環(huán)性能和高倍率放電性能。冷凍干燥法在合成溫度、煅燒時(shí)間及最終產(chǎn)物性能等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的高溫固相法，而合成工藝路線則相對(duì)溶膠凝膠法有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)對(duì)采用冷凍干燥法進(jìn)行LiNi02摻雜Co元素也進(jìn)行了研究，XRD分析
5、表明，合成的LiNio．8Coo．202粉末結(jié)晶良好，具有規(guī)整的層狀結(jié)構(gòu)，但電化學(xué)充放電容量比LiNi02低。關(guān)鍵詞：鋰離子電池，LiNi02，制備，摻雜，冷凍干燥法，電化學(xué)性能碩士研究生學(xué)位論文AbstractANewSynthesisMethodStudyofLiNi02AbstractThelithiumionbatteries(LIB)arenotedforitshighvoltage，highspecialenergy,lessself-discharge，longcyclelife，110memoryeffectandlowpollution,b
6、eingregardedas“greencell”．LIBwerewidelyusedinmodemcommunication,spacetechnologyandmilitaryutilizationsinceitsoccurring．ItiswelldocumentedthattheelectrochemicalperformanceoftheLIBsystemreliesparticularlyuponthecharacteristicsofthecathodematerialthatisused．Nowadays，thecathodematerial
7、witchiswidelyusedinthecommercialLIBisLiC002，becauseofitsllighvoltage，highspecialenergy,goodvoltageslope，goodcyclepropertiesandbeingeasytoobtain．Butcobaltisexpensive，anditmakeseriousenvironmentalpollutionandtheresourceofitislimited．LiNi02andLiMn204areconsideredasthebestcandidatesofL
8、iC002．Buttheinherentproble
