锂离子电池高电压三元正极材料的合成与改性PDF电子书下载

1绪论 1

1.1 锂离子电池概述 1

1.1.1 锂离子电池发展历程 1

1.1.2 锂离子电池结构组成及工作原理 3

1.2 锂离子电池电极材料 5

1.2.1 正极材料 5

1.2.2 负极材料 29

1.3 三元正极材料存在的问题与挑战 32

1.3.1 阳离子混排 32

1.3.2 热稳定性 36

1.3.3 微裂纹 40

1.4 三元正极材料的改性研究 42

1.4.1 元素掺杂 42

1.4.2 表面包覆 43

1.4.3 特殊结构设计 45

参考文献 49

2三元正极材料关键生产设备及电化学分析方法 62

2.1 关键生产设备 62

2.1.1 反应釜 62

2.1.2 干燥设备 67

2.1.3 配混料设备 69

2.1.4 烧结设备 73

2.1.5 粉碎设备 74

2.1.6 合批与除铁设备 75

2.2 电化学分析方法 76

2.2.1 循环伏安法 76

2.2.2 线性扫描伏安法 77

2.2.3 恒电流法 78

2.2.4 恒电流间歇滴定法 80

2.2.5 交流阻抗法 81

参考文献 82

3材料高温固相烧结及高电压性能恶化机理 84

3.1 高温固相反应涉及的热力学和动力学基本概念 85

3.1.1 热力学第一定律和第二定律 85

3.1.2 固相化学反应动力学模型 86

3.2 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2高温固相烧结制度优化 88

3.2.1 烧结温度对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料的影响 91

3.2.2 烧结时间对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料的影响 97

3.3 不同电压范围内 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料的电化学性能 101

3.3.1 循环伏安曲线 101

3.3.2 首次充放电曲线 102

3.3.3 循环及倍率性能 104

3.4 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2高电压电化学性能衰减原因探究 106

3.4.1 晶体结构变化 106

3.4.2 SEM及TEM表征 109

3.4.3 元素溶解测试 114

3.4.4 交流阻抗分析 115

参考文献 117

4三元材料体相掺杂 121

4.1 过渡金属位置高价金属元素掺杂 121

4.1.1 Li（Ni0.5Co0.2Mn0.3）1-xZrxO2材料的晶体结构 123

4.1.2 Li（Ni0.5Co0.2Mn0.3）1-xZrxO2材料的形貌及元素分析 127

4.1.3 Li（Ni0.5Co0.2Mn0.3）1-xZrxO2材料的XPS分析 129

4.1.4 Li（Ni0.5Co0.2Mn0.3）1-xZrxO2材料的高电压电化学性能 130

4.1.5 Li（Ni0.5Co0.2Mn0.3）1-xZrxO2高电压电化学性能改善原因探究 134

4.2 氧位阴离子掺杂 138

4.2.1 F掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料晶体结构 139

4.2.2 F掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料形貌及元素分布 140

4.2.3 F掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料高电压电化学性能 142

4.2.4 F掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料交流阻抗及循环后晶体结构 143

参考文献 144

5三元材料表面包覆改性 146

5.1 稀土氧化物La2O3表面包覆 147

5.1.1 La2O3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的晶体结构 147

5.1.2 La2O3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的形貌与元素分布 148

5.1.3 基体材料与La2O3包覆样品的XPS分析 149

5.1.4 La2O3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的高电压电化学性能 149

5.1.5 循环伏安和交流阻抗分析 151

5.2 锂离子导体Li2ZrO3包覆 153

5.2.1 Li2ZrO3合成温度探究 153

5.2.2 Li2ZrO3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的晶体结构 154

5.2.3 Li2ZrO3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的形貌与元素分布 156

5.2.4 基体材料与Li2ZrO3包覆量（质量分数）为1％样品的XPS分析 159

5.2.5 Li2ZrO3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的高电压电化学性能 160

5.2.6 高电压电化学性能改善原因探究 163

5.3 非晶态Li2O-2B2O3包覆 169

5.3.1 Li2O-2B2O3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的晶体结构 169

5.3.2 Li2O-2B2O3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的形貌 170

5.3.3 Li2O-2B2O3包覆LiNi05Co0.2Mn0.3O2样品XPS图谱 171

5.3.4 Li2O-2B2O3包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的高电压电化学性能 174

5.3.5 高电压电化学性能改善原因探究 176

参考文献 184

6共修饰对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2高电压性能的影响 187

6.1 LiNi05Co0.2Mn0.3O2材料表面聚吡咯修饰研究 188

6.1.1 PPy包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的晶体结构 188

6.1.2 PPy包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的红外光谱 189

6.1.3 PPy包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的形貌 190

6.1.4 高电压下PPy包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的电化学性能 191

6.2 Li（Ni0.5Co0.2Mn0.3）0.99Zr0.01O2表面聚吡咯包覆研究 193

6.2.1 晶体结构 194

6.2.2 共修饰样品的红外光谱 195

6.2.3 共修饰样品的形貌与元素分析 196

6.2.4 高电压电化学性能 199

6.3 高电压性能改善原因探究 202

6.3.1 循环伏安分析 202

6.3.2 晶体结构变化分析 203

6.3.3 循环后材料形貌对比分析 205

6.3.4 元素溶解测试 206

6.3.5 交流阻抗分析 207

6.3.6 共修饰改善机理模型 209

参考文献 211

7高电压电解液添加剂 212

7.1 有机溶剂 212

7.2 电解质锂盐 213

7.3 三元正极材料高电压电解液添加剂 213

7.3.1 含磷类 216

7.3.2 含硼类 220

7.3.3 锂盐类 222

7.3.4 含硫类 224

7.3.5 腈类 227

7.4 PTSI添加剂作用机理 229

7.4.1 PTSI氧化窗口 229

7.4.2 电化学性能 230

7.4.3 形貌及晶体结构分析 233

7.4.4 表面元素分析 235

7.4.5 PTSI成膜机理 237

参考文献 239