论文总字数：19640字

摘 要

为了处理传统化石能源危机和净化环境，减少污染，研发锂离子电池受到广泛关注，高比容量的三元电极材料LiNi_1－x－yCo_xMn_yO₂材料是目前极具发展前景的电极材料。

本文以Li、Ni、Co、Mn的乙酸盐为原料，PEO为络合剂制备了LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂三元电极材料的前驱体，然后对前驱体在600℃和800℃下分别进行高温煅烧，得到最终产物LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂电极材料。表征分析借助了TG、FTIR、XRD和电池检测系统对其物相组成、微观形貌、电池充放电性能等进行了测试。

本文实验结果表明了三元电极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂在800℃下的煅烧和600℃的煅烧都具有良好的电化学性能， 前者的晶体结构和电化学性能的均比后者更具优势，这能归因于结晶度高和导电性能好，在充放电过程中可以为Li 转移和扩散的三维通道更加流畅，从而改善了电极材料的倍率性能。

关键词：锂离子电池 三元材料 温度变化 溶胶-凝胶法

Preparation and Characterization of LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ Electrode Material

Abstract

In order to solve the traditional fossil energy crisis and environmental pollution problems, the research and development of lithium-ion batteries have received widespread attention. The high-capacity ternary electrode material LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂ material is currently an extremely promising electrode material.

In this paper, the precursors of LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ ternary electrode materials were prepared by using the acetates of Li, Ni, Co and Mn as raw materials and PEO as the complexing agent. Carry out high-temperature calcination to obtain the final product LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ electrode material. With the help of TG, FTIR, XRD and battery detection system, its phase composition, microscopic morphology, battery charge and discharge performance were characterized and analyzed.

The experimental results show that LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ electrode materials calcined at 800 ℃ and 600 ℃ calcined have good electrochemical performance, the former has a better crystal structure and electrochemical performance than the latter, which can due to the high crystallinity and good electrical conductivity, Li can provide a smooth three-dimensional channel for migration and diffusion during charge and discharge, thereby improving the rate performance of the material.

Keywords: Lithium ion battery; Ternary electrode material ;Temperature change; Sol-gel method.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 课题背景和研究意义 1

1.2 锂离子电池概述 1

1.2.1 锂离子电池的简介 1

1.2.2 锂离子电池的组成及工作原理 2

1.3 锂离子电池正极材料的分类及结构 4

1.3.1 层状结构正极材料 4

1.3.2 尖晶石结构正极材料 5

1.3.3 橄榄石结构正极材料 6

1.4 三元电极材料的制备方法 6

1.5 三元材料的研究现状 7

1.6 本课题研究内容 8

第二章 实验材料及研究方法 9

2.1 主要实验药品和实验设备 9

2.1.1 实验试剂 9

2.1.2 实验设备 9

2.2 材料制备 10

2.2.1 LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂的合成 10

2.2.2 电池的制备 11

2.3 材料表征与测试 11

2.3.1 热重测试 11

2.3.2 傅里叶变换红外光谱测试 12

2.3.3 X-射线衍射测试 12

2.3.4 导电性测试 12

2.3.5 倍率测试 13

第三章 实验结果与讨论 14

3.1 热重分析 14

3.2 FT-IR分析 15

3.3 X-射线衍射分析 15

3.4 导电性测试分析 17

3.5 倍率性能测试分析 18

第四章 总结与展望 20

4.1总结 20

4.2展望 20

参考文献 21

致谢 23

文献综述

1.1 课题背景和研究意义

工业时代给人们的社会带来了迅速崛起和发展，在日新月异的时代发展中，工业革命和现代文明也加速人们耗竭有限的传统化石能源，如煤炭、石油、天然气等资源。因此，我们也面临着一些新的问题和挑战，传统化石能源日渐枯竭及其燃烧后的产物使环境被破坏的现象也愈发严重，所以寻找绿色可发展能源是一个具有深远意义的课题。

随着人类对大自然的不断探索和科技地不断发展，当今，人们在慢慢地摆脱对传统化石能源的依赖，并转移到太阳能，水能，风能等绿色发展能源的利用，因此新能源发展的关键是能量的储备。在最近十几年里，锂离子电池因高能量和高电压等优点被普遍运用到实际生活中,对动力电车方面的有利形势更加明显。但还不能满足人们日益增长的能源需求，需要进一步研究和提升锂离子电池，改善电极材料的性能和研发更具高性能电极材料意义重大。

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