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题目:锂离子电池氧化锰系正极材料的制备及其电化学性能研究

关键词:锂离子电池,正极材料,氧化锰,水热法,电化学性能

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氧化锰材料由于具有资源丰富、价格低廉和环境友好等优点,而在锂离子电池正极材料等领域得到了广泛的开发和应用。本论文以锂离子电池氧化锰系正极材料为主要研究对象,采用水热法合成了具有纳米线状形貌的层状δ-MnO2、Li2MnO3材料和球形MnxCoyNi1-x-yO材料。利用XRD、SEM、TEM等手段进行了制备材料的结构和形貌表征,采用CV及电池恒流充放电测试等实验,进行了制备材料的电化学性能研究。
全文主要包括绪论、实验和结论三大部分。第1章,主要论述了锂离子电池的工作原理与特点、锂离子电池正极材料的研究进展、氧化锰系锂离子电池正极材料的结构和制备方法以及本论文的主要研究内容。
第2章,以KMnO4为锰源,环氧丙烷为还原剂,在无模板剂和催化剂的条件下,通过水热法合成了具有大比表面积纳米线状形貌层状结构δ-MnO2材料。通过对改变温度、环氧丙烷溶液的浓度等反应条件的对比试验,优化了氧化锰材料的合成条件,实现了纳米线状二氧化锰材料的可控合成。研究结果表明,反应温度和环氧丙烷溶液的浓度对产物的最终形貌和晶型有显著影响,纳米线状形貌的层状结构δ-MnO2具有很好的电容性能,其比电容量大且循环稳定性良好,是潜在的电化学电容器和锂离子电池正极材料。
第3章,在第2章实验的基础上,以KMnO4,C3H6O(环氧丙烷)和LiOH×H2O为起始反应物,水热法制备了Li2MnO3电池材料,进行了制备材料的结构、形貌表征和电池性能测试,研究了LiOH×H2O/KMnO4不同摩尔比对产物晶型的影响。研究结果表明,不同锂锰摩尔比对制备产物的晶型和形貌均有一定的影响,制备产物Li2MnO3具有良好的的电池性能。
第4章,以锰、钴、镍的醋酸盐和柠檬酸为起始反应物,采用水热法制备了球形形貌MnxCoyNi1-x-yO材料,进行了制备材料的结构、形貌表征和电池性能测试,研究了不同反应温度和时间对产物晶型和形貌的影响。研究结果表明,反应温度和时间对产物的晶型和形貌均有一定影响,制备的球形氧化物MnxCoyNi1-x-yO材料具有良好的的电池性能。
第5章为本论文研究结论。

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