【摘 要】
：
环境问题和能源安全加快了对清洁能源的利用,锂离子电池作为绿色高效的储能装置受到广泛的关注,锂离子电池的能量密度、安全性、成本等主要由正极材料的特性所决定。富锂锰基正极材料具有能量密度大、安全性能高、资源丰富、价格低廉和环境友好等特点,是下一代高能量密度锂离子电池正极材料的有力竞争者。但该材料存在首次库伦效率低、循环过程中电压和容量衰减、倍率放电性能差等不足,至今尚未产业化。本文采用共沉淀法制备前驱
论文部分内容阅读
环境问题和能源安全加快了对清洁能源的利用,锂离子电池作为绿色高效的储能装置受到广泛的关注,锂离子电池的能量密度、安全性、成本等主要由正极材料的特性所决定。富锂锰基正极材料具有能量密度大、安全性能高、资源丰富、价格低廉和环境友好等特点,是下一代高能量密度锂离子电池正极材料的有力竞争者。但该材料存在首次库伦效率低、循环过程中电压和容量衰减、倍率放电性能差等不足,至今尚未产业化。本文采用共沉淀法制备前驱体与锂源混合煅烧后制得富锂锰基正极材料,通过实验考察了Na OH和Na2CO3共沉淀体系、Li含量和煅烧温度三个因子对样品性能的影响,并在最佳制备条件的基础上对样品进行阴阳离子共掺杂改性,取得了良好的效果。主要的工作内容如下:（1）考察了NaOH和Na2CO3共沉淀体系对前驱体形貌的影响和对富锂锰基正极材料晶体结构及充放电性能的影响。采用Na OH共沉淀体系制备前驱体的粒径分布更宽,碎粒更多,采用Na2CO3共沉淀体系制备的前驱体呈类球形,更有利于提升电极的能量密度。相较氢氧根前驱体制得的富锂锰基正极材料样品,采用碳酸盐前驱体制得的样品晶格参数更大且无杂相。首次充放电的比容量和首次库伦效率分别是336.7、240.5m Ah·g-1和74.1%,比前者分别高出49.4、49.2 m Ah·g-1和7.5%。（2）考察了Li含量对LixNi0.133Co0.133Mn0.534O2（x=1.128、1.164、1.200、1.236）的影响。实验表明,随着Li含量的升高,结构中Li2Mn O3组分逐渐升高,首次库伦效率逐渐下降。x=1.164的样品首次0.1 C放电比容量245.2m Ah·g-1,首次效率76.3%。电化学阻抗测试表明,x=1.164的样品阻抗最小。循环伏安测试表明,x=1.164的样品具有最小的极化。（3）考察了煅烧温度对Li1.164Ni0.133Co0.133Mn0.534O2的影响。在500℃预烧5 h的基础上,分别采用800、850、900℃煅烧12 h,所有温度下煅烧的材料,离子价态均与文献报道的一致。XRD测试结果表明,随着煅烧温度的升高,结晶性越好、颗粒越大,晶格参数计算表明,850℃煅烧的样品具有最好的层状结构和最低的阳离子混排。850℃煅烧的样品首次0.1 C放电比容量为250.3 m Ah·g-1,首次库伦效率为78.9%。循环伏安测试表明,850℃煅烧的样品反应活性最强,极化最小。电化学阻抗测试表明,850℃煅烧的样品阻抗最低。（4）考察了Sr、F共掺杂对富锂锰基正极材料的影响。XRD测试结果表明,Sr、F共掺杂扩大了晶格常数。XPS测试表明,掺杂形成了键能更强的TM-F键,且部分Mn发生了还原反应。0.1%mol Sr和0.2%mol F共掺杂的样品首次0.1 C放电比容量为269.2 m Ah·g-1,首次库伦效率是82.8%,相较未掺杂的样品,1.0 C电流下100次循环比容量提高了11.2%。d Q/d V曲线表明,掺杂改性有效抑制了循环过程中层状结构向尖晶石结构的转变。GITT计算结果表明,在2.0～4.8 V的范围内,相较未掺杂的样品,0.1%mol Sr和0.2%mol F共掺杂的样品Li+扩散系数提高了2～3个数量级。电化学阻抗测试表明,0.1%mol Sr和0.2%mol F共掺杂的样品在循环初期和循环100周之后的电荷转移阻抗分别是386.3、723Ω,而未掺杂的样品分别是482.1、1012.3Ω。
其他文献
近年来,随着世界各国能源危机的出现,科学家们逐渐把目光投到可再生新能源上。相对于已经商业化的硅基太阳能电池,具有很强互补性的有机太阳能电池（OSCs）逐渐受到学术界的广泛关注。相对于富勒烯衍生物电子受体材料,非富勒烯小分子受体材料发展迅速,归因于分子设计多样,合成方法简便,以及薄膜形貌易调控等。随着一系列窄带隙明星分子材料ITIC,IDIC,IT-4F,COi8DFIC,Y6的成功开发,OSCs的
随着全球经济的快速发展,由于化石燃料的大量使用,环境污染问题日益严重,人们对发展高效、清洁、可持续能源以及电化学能量存储与转换装置的需求在快速增加。超级电容器由于其充放电速度快、功率密度高、循环寿命长、绿色环保的优点,而被广泛研究。基于电池型电极材料和赝电容型电极材料的混合超级电容器相较于传统的超级电容器拥有能量密度高的优点。本论文设计了四种不同的超级电容器电极,并将它们耦合成两种储能机制不同的混
光气被广泛应用于各个领域,但光气会导致人体各种机体功能受损甚至死亡。肼（N2H4）是一种无色的油性液体,由于N2H4的高毒性和高用量,N2H4已经对环境安全和人类健康造成了巨大的危害。HSO3-是一种常见的阴离子,虽然HSO3-对人体生理过程具有重要作用,但过量的HSO3-会危害环境安全和生物健康。因此,实现光气、肼、HSO3-的检测具有巨大的价值。在众多的分析检测方法中,光学探针技术成本低,易操
随着工业的发展和资源的开采,重金属污染越来越严重。由于重金属离子难以被生物降解,它们会在人体内蓄积,对人体健康造成严重威胁。纳米材料增强的适配体生物传感方法被广泛用于重金属离子的检测。然而,传统方法在不同程度上依然存在分析时间冗长、操作复杂、灵敏度较低、仪器昂贵且缺乏便携性等带共性科学问题。针对这些问题,本论文以二价汞离子(Hg2+)和二价铅离子(Pb2+)为模型分析物,着重利用金纳米颗粒（Au
高分辨率图像可以承载更多的信息量和提升用户的主观视觉感受。受限于成像时的环境干扰、成像设备更迭的成本消耗、图像传输带宽损耗和本地存储的硬件限制等客观条件,人们对于使用软件技术提升图像分辨率,即图像超分辨率（Super-resolution,SR）重建技术的关注与研究日渐提升。SR技术克服了诸多硬件获取高分辨率图像的限制,在医疗影像、城市安防、气象检测和影视娱乐等方面都有着广泛的应用。深度学习在近几
在航空器的运营过程中,后勤维护是飞机安全运营的重要环节,直接关系到飞机的飞行安全和航空公司的运营成本。现代飞行器是一个涉及到多学科的交叉领域,其维护过程的复杂程度比较高,对维护人员和辅助的维护系统都提出了较高的要求。随着市场的发展,航空部门在保障安全的前提下,需要做到对维护任务的快速反应。传统的维护方案一般是基于以可靠性为中心的方法制定维护大纲,但是基于该方法制定的大纲存在缺省处理缺失、故障模式不
准确地获取陶瓷材料显微结构中的晶粒形状、分布等信息对进一步认识和研究陶瓷材料的性能至关重要。利用陶瓷晶粒扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）图像对晶粒的形状、分布和数量等进行分析是提高陶瓷材料性能的重要手段。较为准确的陶瓷晶粒图像分割是提高晶粒分析质量的关键。传统的基于深度卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）
随着互联网时代的飞速发展,生活质量也越来越高,对于旅游需求也日益增强。以旅游业来说,国家在“互联网+旅游”模式上投入了大量的资金,将前沿技术与旅游发展结合起来的策略,已经成为我国旅游业发展的不可缺少的部分。过去,人们通过搜索引擎输入相关的旅游问题后,返回的结果都是一些网页,并没有返回很准确直观的答案。现在,基于知识图谱的问答系统的出现,直接反馈给用户准确简洁的答案,能够让游客减少时间浪费,还可以提
无线传感器网络是物联网技术的重要底层环节,被广泛地应用在环境监测、智能交通和军事目标观察等不同方面。两层无线传感器网络在传统传感器网络的基础上增加了存储节点,链路性质更加稳定,查询处理的效率更高,但是隐私安全问题也更加的突出。范围查询是两层无线传感器网络中主要的查询方法,在处理查询操作的过程中,需要利用隐私保护技术来保障数据的安全性以及完整性。因此,研究两层无线传感器网络中隐私保护范围查询问题具有
电子元件在工业复杂的生产环境中会产生不同程度的表面缺陷。如果能够准确并自动地将缺陷识别,这将会降低产品成本,提高电子设备的质量。然而目前基于手工设计的卷积神经网络存在着泛化性不强,依赖大量专家经验的问题。针对这些问题,本文提出了基于神经网络架构搜索的方法,该方法能够根据不同数据集的特点搜索出相对应的高性能卷积神经网络,从而减少大量人为试错的过程。同时,搜索出的卷积神经网络拥有良好的泛化性能,能够在