摘要：用固相反应法制备尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4正极材料，并通过掺杂Ru、Ti及Ru和Ti共掺杂来改善其性能。在3.0~4.9V电压范围间、0.1C倍率的恒电流充放电测试条件下，LiNi0.4Ru0.05Mn1.45Ti0.05O4的放电容量达到了134mAh g-1，循环50周次后容量保持率为93.3%；在2C倍率的充放电电流的测试条件下容量为77mAh g-1。研究结果表明，Ru和Ti共掺杂兼顾了Ru对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的电化学改善性能与Ti对其晶体结构的稳定作用，综合性能十分优异。68268

毕业论文关键词：正极材料，镍锰酸锂，Ru和Ti共掺杂，循环性能

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Preparation and enhancements of performance of LiNi0.5Mn1.5O4 by Ru/Ti-doping as the new power lithium battery cathode material                          

Abstract

Spinel LiNi0.5Mn1.5O4 as a cathode material was prepared through a solid-state reaction and improved by Ru-doping, Ti-doping and Ru/Ti-doping. LiNi0.4Ru0.05Mn1.45Ti0.05O4 has a discharge capacity of 134mAh g-1 when tested at a rate of 0.1C in the voltage range of 3.0V-4.9V, and a capacity retention of 93.3% after 50 cycles, and a capacity of 77mAh g-1 at a rate of 2C. The results shows that Ru/Ti-doping can not only improve the electrochemical properties of LiNi0.5Mn1.5O4 mainly by Ru, but also stabilize its crystal structure mainly by Ti, thus LiNi0.4Ru0.05Mn1.45Ti0.05O4 has a excellent performance. 

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Keywords:  cathode material;  LiNi0.5Mn1.5O4;  Ru/Ti-doping;  cyclability

目录

1 引言 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 锂离子电池的工作原理 2

1.3 镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4）作为锂离子电池的正极材料 3

1.4 产物的表征与测试分析 8

2 实验部分 9

2.1 实验药品及器材 9

2.2 实验过程 10

3 实验结果与讨论 14

3.1 衍射分析 14

3.2 形貌分析 15

3.3 电化学性能分析 16

结论 20

致 谢 21

参考文献 22

1 引言

1.1 课题研究背景

 在全球能源日益紧缺的情况下，各个国家对化石能源的替代能源的研究力度也不断加大。中国在新能源方面投入巨额资金扶持新能源企业，同时在十二五规划中把电动汽车作为战略发展领域之一，其中高能动力电池也成为重点研究对象。作为电动车应用的动力电池应具有以下特点[1]：1) 高能量和高功率；2) 高能量密度；3) 优良的循环性能，使用寿命长；4) 能快速充放电，抗过充过放电能力好；5) 安全可靠；6) 成本低；7) 无公害。目前普遍应用的铅酸蓄电池存在比容量小、污染严重等问题，而锂离子电池代表了电池的发展方向，成为动力电池中最具有潜力的领域。

 锂离子电池是在20世纪90年代研究开发成功的一种新型高能电池，是在锂二次电池基础上发展起来的一种锂离子嵌入式电池。在上世纪70年代，研究人员最初是以金属锂和插层化合物或硫化物组成锂电池。但是金属锂在充放电过程中会以锂枝晶的形式出现沉积，并且随着枝晶的不断长大而有可能刺破隔膜，导致电池内部短路，引发燃烧乃至爆炸；另外在电池放电过程中枝晶锂的不均匀析出以及在靠近基体部位的快速溶解使得锂枝晶与电极基体脱离，成为失去电化学活性的“死锂”，随着循环过程的进行容量快速衰减，并且带来安全隐患[2]。因此，直接以金属锂作为负极材料的锂二次电池无法实现大规模商业化应用。文献综述