富锂锰基正极材料li12ni02mn06o2包覆改性研究毕业论文(编辑修改稿)

富锂锰基正极材料li12ni02mn06o2包覆改性研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

貌分析，测试条件为：加速电压 25KV，电子束能量， 30μA。 河北工业大学 20xx 届 本科毕业论文 7 电极材料电化学性能测定 电极的制备 将富锂锰基正极材料 ，导电剂（乙炔黑），粘结剂（ PTFE）按质量比 16:3:1 称取。 先将活性物质与乙炔黑称量后在适量无水乙醇中搅拌混合，然后在超声波分散仪中超声分散 15min，使其分散均匀，然后滴加粘结剂，搅拌使其粘结成团，然后利用双棍压膜机压成厚度约为 的膜，在干燥箱中 110176。 C 干燥 30min，然后进行冲孔得到正极极片。 电池装配 先将正极极片放入真空手套箱中 4h后，在氩气保护 下组装电池，负极为锂片，隔膜为 Celgard2400，电解液为 1mol/L LiPF6 碳酸乙烯酯（ EC） +二甲基碳酸酯（ DMC）（体积比 1:1:1），在操作过程中保持真空手套箱中相对湿度小于 3%。 充放电测试 采用 Land CT20xxA 恒流充放电测试系统在室温 25176。 C 下以不同的充放电倍率（ 、 和 1C）其中 1C 放电时标准放电容量为 280mA/g，在 （ vs. Li/Li+）电压范围内对合成材料的充放电比容量、倍率性能和循环性能进行测试。 具体充放电方式如下： （ 1） 静 置 1min； （ 2） 恒流充电至 ； （ 3） 恒压充电至电流 10%的恒流充电电流； （ 4） 静置 1min； （ 5） 恒流放电至 ； （ 6） 静置 1min。 河北工业大学 20xx 届 本科毕业论文 8 3 结果与讨论 不同 AlF3包覆量的影响 对没有包覆样品，首次充放电容量有较大的损失。 在颗粒表面包覆 AlF3 可以形成一层保护层，能够减少电极与电解液之间的直接接触，能够抑制过渡元素的溶解和电解液的分解，进而提高材料的电化学性能。 但是如果材料表面包覆量过少，包覆层难以完全包覆材料颗粒，同时难以抵挡在循环过程中 HF 的侵蚀，影响材料的电化学性能；而如果包覆量过多，形 成的保护层厚度太大，由于 AlF3 保护层没有电化学活性，影响材料的电子电导率和离子电导率，使锂离子传输变慢且效率低下，从而降低材料的电化学性能。 因此确定最佳包覆量显得至关重要。 不同 AlF3 包覆量对材料晶体结构的影响 以 NH4F 溶液为底液，将 NH4F 溶液转移到 80176。 C 的恒温水浴锅中，保温 10min，并且保持转速 300r/min，而后将富锂锰基正极材料 加入到 NH4F溶液中，继续搅拌，待混合均匀后将 Al(NO3)3 溶液逐滴加入到混合溶液；保持滴加时间为 30min，待滴加完成 调节溶液 pH为 9， 继续 陈 化 4h，而后过滤、洗涤 3 次后，转入烘箱， 90176。 C 干燥，过筛后转入管式炉中，在 N2 保护下， 400176。 C 保温 5h，最终得到包覆量分别为 1wt%、 2wt%、 3wt%和 4wt%的 AlF3 包覆的富锂锰基正极材料。 图 31为包覆量分别为 0%和 2%时材料的 XRD 图谱。 从图中可以看出包覆前后样品的 XRD图谱非常相似，其衍射峰均与标准的层状 αNaFeO2 晶型的的衍射峰相对应，说明包覆前后均为层状结构，属 R3m 空间群。 说明对材料进行表面包覆对富锂锰基正极材料。 河北工业大学 20xx 届 本科毕业论文 9 10 20 30 40 50 60 70 80 Intensity / a.u.2 θ / 176。 0w t . % A l F32w t . % A l F3 图 31 未包覆和包覆 2wt.%AlF3 样品的 XRD 图谱 不同 AlF3 包覆量对材料形貌的影响 0wt.% 0wt.% %%% 1wt.% 2wt.% 河北工业大学 20xx 届 本科毕业论文 10 图 32 未包覆和 不同 AlF3 包覆量样品的 SEM 图 图 32 为未包覆和不同 AlF3 包覆量样品的 SEM 图。 由图可见，未包覆材料颗粒呈球形，表面光滑，而包覆后材料颗粒表面变得粗糙、凹凸不平，且有颗粒状材料分布，分布的颗粒状材料即 AlF3。 当 AlF3 的包覆量为 1wt.%时， AlF3 颗粒比较分散地分布于富锂锰基正极材 料表面；当 AlF3 包覆量为 2wt.%时，颗粒在表面分布比较密集，逐渐形成一层包覆层覆盖于富锂锰基正极材料表面，从而实现富锂锰基正极材料与电解液的有效隔离，实现对富锂锰基正极材料的有效保护，有利于富锂锰基正极材料的电化学性能的提高。 当 AlF3 包覆量为 3wt.%和 4wt.%时，表面包覆层的厚度增加，由于 AlF3 没有电化学活性，影响了充放电过程中锂离子的脱嵌和电子的传导，反而使电化学性能恶化。 不同 AlF3 包覆量对材料电化学性能的影响 （ 1）首次充放电性能 用液相法对富锂锰基正极材料 包覆 AlF3，按包覆量 1wt.%、2wt.%、 3wt.%和 4wt.%对正极材料进行包覆，将包覆好的材料制作成扣式电池后在 电压范围内进行充放电循环测试，图 33 为包覆材料与未包覆材料在 倍率下的首次充放电曲线。 从图中可以看出，随着 AlF3 包覆量的增加，首次放电比容量呈现先增大后减小的趋势。 未包覆和不同包覆量样品在 时的首次充放电比容量分别为 （ 0wt.%）、 （ 1wt.%）、 （ 2wt.%）、（ 3wt.%）和 （ 4wt.%），可 见包覆前后材料的首次充电比容量变化不大，最大相差 ，而首次放电比容量由原来的 3wt.% 4wt.% 河北工业大学 20xx 届 本科毕业论文 11 增加到 （ 包覆量为 2wt.%） ，增加了 ，首次充放电效率也由原来的 %增加到 %，增加了将近 15%。 而当包覆量超过 2wt.%时，首次放电容量出现下降，这可能是因为 AlF3 为非电化学活性物质，包覆较多时，活性物质的量 相对减小了，降低了整体材料的放电比容量。 因此当 AlF3 的包覆量为 2wt.%时，材料的首次放电容量最高，电化学性能最好。 0 50 100 150 200 250 300 3502 .02 .53 .03 .54 .04 .55 .0 Voltage (V vs.Li/Li+)S pe ci f i c capa ci t y ( m A h/g ) pris t ine 1w t . % 2w t . % 3w t . % 4w t . % C 图 33 未包覆和不同 AlF3 包覆量样品在 下 的 首次充放电曲线 表 31 未包覆和不同 AlF3 包覆量样品在 下 的 首次充放电比容量 及效率 （2）倍率放电性能 图 34 为未包覆材料和不同包覆量材料在 电压范围内， 、 、和 不同倍率下的充放电曲线。 表 32 为各样品在不同倍率下的放电比容量。 从图中可以看出，当包覆量为 1wt.%时，材料的 和 倍率放电有很大提高，而 包覆量（ wt.%） 首次充电比容量（ mAh/g） 首次放电比容量 （ mAh/g） 首次 充 放电效率 （ %） 0 1 2 3 4 河北工业大学 20xx 届 本科毕业论文 12 倍率放电变化不大。 当 AlF3 包覆量为 2wt.%时，材料的 、 和 倍率下的放电比容量分别为 、 、 ， 分别较包覆前的、 、 、 、。 而随着包覆量的增加，材料的倍率性能有所降低。 包覆量为 2wt.%在 倍率放电时，与包覆量为 1wt.%、 3wt.%的 放电容量相差不大，和包覆量为 4wt.%时相差较大，而随放电倍率的增大，放电比容量相差增大。 包覆 AlF3后材料的倍率性能的提高可能与 AlF3包覆层加快了电 荷转移速率有关，包覆量太多又阻碍了电荷的转移 [5]。 因此包覆量为2wt.%时材料的倍率性能最好。 1 2 3 4 5 6150160170180190200210220230240250260Specific capacity (mAh/g)C y cl e num be r pris t ine 1w t . % 2w t . % 3w t . % 4w t . % C C C 图 34 未包覆和不同 AlF3 包覆量样品 的倍率性能 曲线 表 32 未包覆和不同 AlF3 包覆量样品在不同倍率下 的 放电比容量 河北工业大学 20xx 届 本科毕业论文 13 （ 3）循环性能 将包覆后的材料做成电池后，在 条件下进行充放电测试，比较未包覆材料与包覆材料的循环性能。 0 10 20 30 40 50100110120130140150160170180190200210220230240250 pris t ine 1w t . % 2w t . % 3w t . % 4w t . %Specific capacity (mAh/g)C y cl e num be r C 图 35 未包覆与不同 AlF3 包覆量样品 倍率下的循环性能曲线 表 33 未包覆与不同 AlF3 包覆量样品 倍率下最大放电比容量及 50 次循环后的容量保持率 包覆量 （ wt.%) 首次 放电比容量（ mAh/g） 50 次循环后容量（ mAh/g） 容量保持率 （ %） 0 176 1 2 3 4 AlF3 包覆量 （ wt.%） 放电比容量 （ mAh/g） 0 153 1 2 3 4 河北工业大学 20xx 届 本科毕业论文 14。