纳米镍钴铝酸锂的合成及电化学改性研究

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1、学校代码：10259学号：156081121密级：上海应用技术大学硕士学位论文题目：纳米镍钴铝酸锂的合成及电化学改性研究英文题目：SynthesisandElectrochemicalPerformancesofNano-sizeNCAMaterials专业：材料化学工程学院：材料科学与工程学院研究方向：新能源材料姓名：肖鹏指导教师：常程康2018年4月11日纳米镍钴铝酸锂的合成及电化学改性研究摘要为了解决传统共沉淀法合成纳米镍钴铝酸锂（NCA）中需要处理大量废水的问题，我们设计了一种新的合成NC

2、A方法，研究球磨时间、氧气流量和煅烧温度对获得材料的相关特性的影响。确定了最佳的合成工艺为：采用一氧化镍、一氧化钴、氧化铝和碳酸锂为原料进行湿法球磨1.5h，随后喷雾干燥，最后在氧气氛围下750℃煅烧12h获得目标产物NCA。在此基础上采用加压粉体后再煅烧这一简单工序，合成了高性能的NCA。XRD全谱拟合发现，压制粉体能够显著降低NCA中的锂镍混排，提高其电化学性能。4MPa时效果最佳，此时锂镍-1混排率仅为1.3%。0.1C倍率下首次放电比容量为201.2mAh·g，5C时100次循-1环后比容

3、量为124mAh·g，保持率为79.08%。研究中进一步合成了Rb去NCA正极材料，并探究了Rb的含量对NCA电+化学性能的影响。XRD全谱拟合证明了Rb成功的取代锂离子进入晶格中，而+Rb的掺杂能有效扩大锂层空间，提高锂离子的扩散系数，改善NCA的倍率性能。同时减小了过渡金属层间距，提高了NCA的的循环稳定性。研究发现1%Rb取代的Rb0.01Li0.99Ni0.8Co0.15Al0.05O2具有最佳电化学性能，0.1C首次放电比容量−1为190.5mAh·g，在2C下100循环后容量保持率为：

4、91.31%。该材料具有潜在应用价值。关键词：NCA；喷雾干燥；锂镍混排；铷掺杂；倍率性能SynthesisandElectrochemicalPerformancesofNano-sizeNCAMaterialsAbstractInordertosolvetheproblemthatalargeamountofwastewaterneedstobetreatedintheconventionalco-precipitationmethod,wehavedesignedanewmethodforp

5、reparingNCA.Wedeterminedtheoptimalsyntheticprocessthroughexploringtheballmillingtime,theoxygenflowandsinteringtemperature.Inatypicalprocess,sphericalprecursorpowderwaspreparedbyspraydryingofauniformsuspensionobtainedfromtheball-millingofthemixtureofth

6、estartingrawmaterials.Theprecursorpowderswerepressedintotabletsunderdifferentpressuresandcrushedintopowder.ThepressingtreatedpowderswerefinallycalcinatedunderoxygenatmospheretoobtaintheNCA.RietveldrefinementconfirmedthereducedcationicdisorderinginLisl

7、abbysuchpressingtreatment,andthesmallestdisorderingwasobservedforsampleS4withonly1.3%NiionsonLilatticeposition.Theinitial-1dischargespecificcapacityofsampleS4was201.2mAh·gat0.1Crate,andthe-1specificcapacitywas124mAh·gafter100cyclesat5C,andthecapacityr

8、etentionratewas79.08%.Onthebasisoftheoptimalsyntheticroute,wesynthesizetherubidiummodifiedNCAcathodematerialsandexploretheinfluenceofxvalueonelectrochemicalproperties.TheRietveldrefinementresultsrevealedthattheRb-ionswereincorporatedintothebul