富锂锰基正极材料的极化特性研究
发布时间：2024-01-20 14:39
层状富锂锰基正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(0<x<1,M=Mn、Co、Ni)因具有高嵌脱锂电位、高比容量以及环境友好等特点,成为具有前景的新一代高比能锂离子电池正极材料之一。然而,该材料的充放电过程存在电压滞后,循环过程中电压衰减快,并在不同电流密度、不同温度下电化学性能表现出明显的差异,目前尚未应用于实际锂离子电池中。本文较系统地研究了富锂锰基正极材料的电化学特征,并探讨了其影响因素,旨在为进一步改善其电化学性能,推动其在高比能锂离子电池中的应用提供指导。论文的主要研究内容及结果如下:采用恒电流充放电法、恒电流间歇滴定法(GITT)、交流阻抗法(EIS)分析了材料的电化学性能,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征了材料在充放电过程中结构变化和表面特征。结果表明,富锂锰基正极材料的充电和放电过程呈现出明显的电压滞后现象,一方面归因于氧参与的电荷补偿反应在充电、放电过程中因材料结构变化具有不可逆的特征;另一方面归因于充电过程和放电过程所发生电化学过程的极化不同,相比于镍/钴参与的电荷转移过程,氧参与的电荷转移过程具有较高的极化,且在充电高电...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及现状
1.2 层状富锂锰基正极材料的研究进展
1.2.1 层状富锂锰基正极材料的结构
1.2.2 层状富锂锰基正极材料的充放电机理
1.2.3 层状富锂锰基正极材料存在的问题
1.2.4 层状富锂锰基正极材料的改性研究
1.2.5 层状富锂锰基正极材料的电极优化设计
1.3 材料结构对极化特性的影响
1.3.1 层状结构正极材料的极化特性
1.3.2 尖晶石结构正极材料的极化特性
1.3.3 橄榄石结构正极材料的极化特性
1.4 温度对极化特性的影响
1.5 课题的选题意义和研究内容
1.5.1 选题意义
1.5.2 研究内容
2 实验
2.1 研究思路
2.2 实验试剂与仪器
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.3 材料物理表征方法
2.3.1 电感耦合等离子(ICP)
2.3.2 X射线衍射分析(XRD)
2.3.3 扫描电子显微镜分析(SEM)
2.4 材料电化学表征方法
2.4.1 扣式电池的组装
2.4.2 电化学性能测试
2.4.3 容量微分曲线(dQ/dV)
2.4.4 恒电流间歇滴定测试(GITT)
2.4.5 交流阻抗测试(EIS)
3 富锂材料的本征极化特性研究
3.1 引言
3.2 材料表征
3.2.1 实验材料
3.2.2 ICP测试分析
3.2.3 富锂材料粉末XRD物相结构分析
3.2.4 富锂材料粉末SEM形貌分析
3.3 富锂材料的充放电特征
3.3.1 富锂材料首次充放电过程分析
3.3.2 富锂材料第五次充放电过程分析
3.4 富锂材料电压滞后的热力学分析
3.4.1 富锂材料在充放电过程中的开路电压分析
3.4.2 富锂材料在充放电过程中的结构分析
3.5 富锂材料电压滞后的动力学分析
3.5.1 富锂材料在充放电过程中的极化特性
3.5.2 富锂材料充放电过程中极化特性的影响因素分析
3.6 本章小结
4 富锂材料在大电流下及循环过程中的极化特性研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 不同电流密度下极化特性的研究
4.3.1 富锂材料在不同电流密度下的充放电特征
4.3.2 富锂材料在不同电流密度下的极化特性分析
4.3.3 涂碳铝箔对富锂材料大电流放电特性的影响
4.4 不同循环周次的极化特性研究
4.4.1 富锂材料不同循环周次的充放电特性
4.4.2 富锂材料电压衰减的热力学分析
4.4.3 富锂材料电压衰减的动力学分析
4.5 本章小结
5 富锂材料在不同温度下的极化特性研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 富锂材料充放电过程随温度的变化特征
5.4 富锂材料不同温度下的极化特征
5.5 影响富锂材料极化—温度依赖性的因素
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
本文编号：3881025
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及现状
1.2 层状富锂锰基正极材料的研究进展
1.2.1 层状富锂锰基正极材料的结构
1.2.2 层状富锂锰基正极材料的充放电机理
1.2.3 层状富锂锰基正极材料存在的问题
1.2.4 层状富锂锰基正极材料的改性研究
1.2.5 层状富锂锰基正极材料的电极优化设计
1.3 材料结构对极化特性的影响
1.3.1 层状结构正极材料的极化特性
1.3.2 尖晶石结构正极材料的极化特性
1.3.3 橄榄石结构正极材料的极化特性
1.4 温度对极化特性的影响
1.5 课题的选题意义和研究内容
1.5.1 选题意义
1.5.2 研究内容
2 实验
2.1 研究思路
2.2 实验试剂与仪器
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.3 材料物理表征方法
2.3.1 电感耦合等离子(ICP)
2.3.2 X射线衍射分析(XRD)
2.3.3 扫描电子显微镜分析(SEM)
2.4 材料电化学表征方法
2.4.1 扣式电池的组装
2.4.2 电化学性能测试
2.4.3 容量微分曲线(dQ/dV)
2.4.4 恒电流间歇滴定测试(GITT)
2.4.5 交流阻抗测试(EIS)
3 富锂材料的本征极化特性研究
3.1 引言
3.2 材料表征
3.2.1 实验材料
3.2.2 ICP测试分析
3.2.3 富锂材料粉末XRD物相结构分析
3.2.4 富锂材料粉末SEM形貌分析
3.3 富锂材料的充放电特征
3.3.1 富锂材料首次充放电过程分析
3.3.2 富锂材料第五次充放电过程分析
3.4 富锂材料电压滞后的热力学分析
3.4.1 富锂材料在充放电过程中的开路电压分析
3.4.2 富锂材料在充放电过程中的结构分析
3.5 富锂材料电压滞后的动力学分析
3.5.1 富锂材料在充放电过程中的极化特性
3.5.2 富锂材料充放电过程中极化特性的影响因素分析
3.6 本章小结
4 富锂材料在大电流下及循环过程中的极化特性研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 不同电流密度下极化特性的研究
4.3.1 富锂材料在不同电流密度下的充放电特征
4.3.2 富锂材料在不同电流密度下的极化特性分析
4.3.3 涂碳铝箔对富锂材料大电流放电特性的影响
4.4 不同循环周次的极化特性研究
4.4.1 富锂材料不同循环周次的充放电特性
4.4.2 富锂材料电压衰减的热力学分析
4.4.3 富锂材料电压衰减的动力学分析
4.5 本章小结
5 富锂材料在不同温度下的极化特性研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 富锂材料充放电过程随温度的变化特征
5.4 富锂材料不同温度下的极化特征
5.5 影响富锂材料极化—温度依赖性的因素
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
本文编号：3881025
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