4。总结与展望 24

4。1实验总结 24

4。2实验展望 24

致  谢 26

参考文献 28

1绪论

1。1 引言

能源短缺和环境保护是是21世纪最突出的问题之一，无数专家和研究人员都致力于风能、核能等清洁能源和可再生能源。传统动车的的内燃机不仅几大地消耗着人类的石油储存，同样也对环境产生了严重的破坏。为了保护我国有限的石油资源，发展清洁、可再生能源汽车是十分必要的。锂离子电池由于其较大的能量密度以及较高的功率密度成为较为理想的储能系统。论文网

无论是商用还是民用，锂离子电池受到越多越多的关注。现在，锂离子电池不仅应用于便携电子产品，而是更多的应用在电动车以及混合型电动车上。这就对电池的能量密度以及功率密度有了更高的要求。

1。2 研究意义

随着能源危机和环境污染等问题越来越受到重视，发展锂离子电池已成为解决能源问题的必然趋势，而发展正极材料，提高其性能，是提升锂离子电池性能的关键之一。

传统的磷酸铁锂的制作功率已经相当成熟，性能已经接近极限，无法满足新能源汽车的动力需求，继续开发研究的意义不大。与广泛应用的磷酸铁锂相比，三元材料在高电压下的倍率性能更好，能大幅提升新能源汽车的动力。

三元材料LiNi0。5Co0。2Mn0。3O2由于其高容量，高能量密度的特点，在成为下一代的动力电池正极材料方面具有较大的优势。本实验致力于通过研究略微调整配比参数、使用掺杂等方式，提升三元材料LiNi0。5Co0。2Mn0。3O2在高电压下的电化学性能以及结构稳定性。

1。3 锂电池正极材料的发展

1。3。1 正极材料的发展历史

LiCoO2是最早被广泛商业化应用的锂离子电池正极材料，具有典型的α-Na FeO2型层状岩盐结构，属于六方晶系。LiCoO2理论比容量为274m Ah/g，但在实际的充放电过程中，过量的锂离子脱嵌时，结构将变得不稳定，造成不可逆的结构转变，并且容易与电解液发生氧化还原反应，造成很大的不可逆容量的损失因此LiCoO2的实际可逆比容量一般不超过150 m Ah/g。鉴于LiCoO2比容量低和循环性能差，目前学者们一般通过掺杂和包覆来改善该材料的电化学性能，如在LiCoO2中掺杂Al、Cr、Zn等，容量虽然有所降低，但是循环性能得到很好的提高；此外包覆Al2O3、MgO、AlPO4也是常用的改性的手段。文献综述

LiNiO2具有与LiCoO2相同的晶体结构，均为α-NaFeO2型层状岩盐结构，理论比容量也相当，但LiNiO2的实际比容量比LiCoO2要高，并且价格也相对便宜，被认为是可替代LiCoO2的最有前景的正极材料之一。但是，由于Ni2+难以完全被氧化为 Ni3+，未被氧化的Ni2+会占据Li+位置，导致阳离子混排。并且LiNiO2的热稳定性差，在高温下容易发生相变和分解，因此制备条件比较苛刻，需要在氧气气氛下合成。在充放电过程中，材料的结构容易被破坏，容量衰减严重，过充时容易引发安全性问题。因此LiNiO2也未能被实际应用。

针对以上问题，可以通过掺杂外来元素来抑制材料的相变，稳定晶体结构，提高电化学稳定性，从而改善电化学性能，目前，主要的掺杂元素有：Al、Mg、Co、Mg、Mn等。

由于我国锰的资源比较丰富、价格低廉、毒性小污染小，因此锂锰氧化物正极材料也得到了很大的关注，目前，研究的热点为层状LiMnO2正极材料。层状的LiMnO2具有α-Na FeO2型层状岩盐结构，层状结构能够为Li+的脱嵌提供二维通道，扩散系数比较大，因此理论容量很高（285m Ah/g），约为尖晶石型LiMn2O4正极材料的两倍，实际比容量也能达到200m Ah/g。但是由于LiMnO2的层状结构具有热力学不稳定性，在充放电过程中容易转变为类尖晶石结构，从而导致容量大幅下降，并且其制备也比较困难。。