论结晶度锂离子正极材料尖晶石锰酸锂掺杂及其表面包覆经典

论文导读：及仪器22-232.1.1实验原料22-232.1.2实验仪器及型号232.2实验策略23-272.2.1材料合成23-262.2.2电池组装26-272.3浅析策略27-282.3.1热重与差热浅析（TG/DSC）272.3.2X射线粉末衍射（XRD）及计算272.3.3扫描电镜（SEM）及能谱浅析（EDS）272.3.4交流阻抗浅析（EIS）272.3.5循环充放电测试27-28第3章Li_(1.05)Co_(0.1)Mn_(
摘要：尖晶石LiMn_2O_4正极材料具有原料丰富、成本便宜、合成工艺简单、无毒等优点，被认为是最有进展前景的锂离子正极材料。但是它有着循环性能差，容易衰减快，高温下Mn~(2+)离子易溶解等缺点，严重阻碍了它的商业化运用。本论文主要通过Co-S、Ni-F阴阳离子双掺杂，优化合成策略和表面包覆等手段，探讨稳定尖晶石LiMn_2O_4在循环历程中的结构，以而提升其室温和高温下的电化学性能。本论文的工作集中在以下四个方面：1.采取高温固相法分别合成进行Co-S、Ni-F阴阳离子双掺杂的Li_(1.05)Co_(0.1)Mn_(1.9)O_(4-x)S_x和Li_(1.05)Ni_(0.1)Mn_(1.9)O_(3.98)F_(0.02)正极材料。2.用溶胶-凝胶法对Li_(1.05)Co_(0.1)Mn_(1.9)O_(3.98)S_(0.02)进行纳米SiO_2包覆。3.采取两步法，高温固相法和熔盐法相结合的策略，进一步合成高结晶度，晶粒尺寸在2～3μm的Li_(1.05)Ni_(0.1)Mn_(1.9)O_(3.98)F_(0.02)正极材料。4.在此基础上进行固态电解质Li-La-Ti-O包覆，组装扣式电池，进行高温循环测试。对所制得的样品进行物相、表面形貌、充放电容量、倍率和电化学阻抗等一系列表征。结果表明，Co-S、Ni-F掺杂能有效增强晶体结构稳定性和克服Jahn-Teller效应，但是不能很好解决尖晶石正极材料的高温循环性能。未包覆SiO_2的Li_(1.05)Co_(0.1)Mn_(1.9)O_(3.98)S_(0.02)样品在高温(55oC)下，50次循环后容量损失率达到15.6%，而包覆2.0wt.%SiO_2的样品只有8.7%的容量损失。在制得的高结晶度掺杂Li_(1.05)Ni_(0.1)Mn_(1.9)O_(3.98)F_(0.02)正极材料的基础上再进行电解质LLTO包覆是提升锂锰尖晶石电极材料电化学性能的一种很有效的策略。在3.0～4.3V电压范围内，电极初始容量为108.3mAh/g，在55oC下循环50次后容量保持率可达94.6%。用交流阻抗法测试电池的阻抗，发现包覆LLTO的Li_(1.05)Ni_(0.1)Mn_(1.9)O_(3.98)F_(0.02)电池循环后较Li_(1.05)Ni_(0.1)Mn_(1.9)O_(3.98)F_(0.02)电池阻抗得到了很大的降低。这些结果都说明高结晶能够增加LMO的结构稳定性，而LLTO包覆能够抑制在循环历程中Mn~(2+)的溶解，以而显著提升高温下电池的循环性能。关键词：正极材料论文LiMn_2O_4论文高结晶度论文电化学论文LLTO包覆论文
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Abstract4-8
第1章 绪论8-22

1.1 引言8-9

1.2 锂电池概况9-13

1.2.1 锂电池的进展简史9

1.2.2 锂电池的工作原理9-10

1.2.3 锂电池的运用10-11

1.2.4 锂电池正极材料11-13

1.3 尖晶石 LiMn_2O_4正极材料13-20

1.3.1 结构浅析14-15

1.3.2 有着的不足及改性策略15-20

1.4 本论文主要探讨内容和革新20-22

第2章 实验部分22-28

2.1 实验原料及仪器22-23

2.

1.1 实验原料22-23

2.

1.2 实验仪器及型号23

2.2 实验策略23-27

2.1 材料合成23-26

2.2 电池组装26-27

2.3 浅析策略27-28

2.3.1 热重与差热浅析（TG/DSC）27

2.3.2 X 射线粉末衍射（XRD）及计算27

2.3.3 扫描电镜（SEM）及能谱浅析（EDS）27

2.3.4 交流阻抗浅析（EIS）27

2.3.5 循环充放电测试27-28

第3章 Li_(1.05)Co_(0.1)Mn_(1.9)O_(4-x)S_x的性能表征与改性探讨28-38

3.1 S 的掺杂量对材料形貌和性能的影响28-30

3.

1.1 XRD 浅析28-29

3.

1.2 形貌和晶粒尺寸浅析29-30

3.2 SiO_2氧化物表面包覆 Li_论文导读：
(

1.05)Co_(0.1)Mn_(9)O_(3.98)S_(0.02)30-32

3.

2.1 XRD 浅析30-31

3.

2.2 形貌和晶粒尺寸浅析31-32

3.3 电化学性能32-36

3.4 正极材料循环前后腐蚀比较36

3.5 本章小结36-38

第4章 优化合成工艺制备高结晶 Li_(1.05)Ni_(0.1)Mn_(1.9)O_(

3.98)F_(0.02)及包覆 LLTO38-48

4.1 XRD 浅析38-39

4.2 形貌和晶粒尺寸浅析39-41

4.3 电化学性能41-46

4.4 电化学阻抗浅析46-47

4.5 本章小结47-48

第5章 结论48-50
参考文献50-54
致谢54-56
个人简历、在学期间发表的学术论文与探讨成果56