摘 要

随着材料合成技术的不断发展，正极材料的合成方法有很多，其中现在非常流行材料是LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1（以后该材料统称为NCM811），由于NCM811正极材料继承了LiNiO₂高比容量的优势，并且该材料在做电池正极材料方面有很多优势，所以人们想采用一些方法去合成NCM材料。本实验采用静电纺丝技术去制备该正极材料的前驱体，用不同温度去烧结LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料，将得到的材料进行扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪分析，将得到的数据用originpro8.0软件分析，通过分析阳离子003峰和104峰的强度比R，可以了解出该材料阳离子混排的情况。

本实验主要计算的结果表明，在700℃时，R值的为1.25，说明混排现象不明显，此结果与在该温度下的SEM相一致，晶粒发育已经完善，说明700℃下，该材料的电化学性能比较良好。

关键词：静电纺丝， LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料，前驱体，SEM，X射线衍射，阳离子混排。

Effect of Sintering Temperature on LiNi0.8Co0.1Mn0.1 Cationic Electrode Mixed with Li-ion Electrode Material

Abstract

With the development of materials synthesis technology, there are many ways to synthesize cathode materials，the first popular’material is LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1(After the material collectively referred to as NCM811) .As the NCM cathode material inherited the advantages of high specific capacity of LiNiO2, and the material in the battery cathode material has many advantages, So people want to use some methods to synthesize NCM materials. In this experiment, the precursor of the cathode material was prepared by electrospinning, the LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 cathode material was sintered at different temperatures, the obtained materials were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometer, goted the data with originpro8.0 software analysis, by analyzing the intensity ratio R of the cation 003 peak and the peak of 104, we can understand the material cationic mixture of the situation.

The main results of this experiment show that, at 700 ° C, the R value is 1.25, indicating that mixed phenomenon is not obvious, this result is consistent with the SEM at this temperature, grain development has been improved, Indicating that the electrochemical properties of 700 ℃, the material is relatively good.

Key words: Electrospinning, LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 cathode material, precursor, SEM, X - ray diffraction, cationic mixing.

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 NCM三元材料的研究现状 2

1.3 NCM正极材料的的合成方法 3

1.3.1固相法 3

1.3.2共沉淀合成法 3

1.3.3水热合成法 3

1.3.4溶胶-凝胶合成法 4

1.3.5燃烧合成法 4

1.3.6静电纺丝法以及它的发展历程 4

1.4 本论文的研究意义以及主要内容。 5

第二章LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料前驱体的制备和测试方法 7

2.1 引言 7

2.2 实验材料和仪器 7

2.2.1 实验用到的药品材料 7

2.2.2实验过程中用到的仪器设备 7

2.3 前驱体的制备方法以及步骤 8

2.3.1 配制溶液 8

2.3.2 静电纺丝制备前驱体过程 10

2.4 材料的物化性质的表征方法介绍 12

2.4.1 X射线衍射分析（XRD） 12

2.4.2 扫描电子显微镜（SEM） 13

2.4.3 烧结温度 13

2.4.4 阳离子混排 13

2.5 预烧过程和电化学性能分析 14

2.5.1 预烧过程： 14

2.5.2 扫描电子显微镜和X射线衍射分析分析。 14

第三章 不同烧结温度对LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料的影响 16

3.1不同温度烧结LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料的实验过程 16

3.1.1研磨 16

3.1.2烧结 16

3.2将烧结材料进行X射线衍射和扫描电子显微镜分析 17

3.2.1 X射线显微镜分析（SEM） 17

3.2.2 X射线衍射分析 19

3.3本章小结 21

第四章 结论和展望 22

致谢 23

参考文献 24

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

随着经济社会的发展，能源问题成为了我们的一大难题，人们对新能源的研发越来越高度重视。经过科学家估计在我们地球上能源使用量在不久的将来将增加一倍，达到220多亿吨，然而，煤、石油、天然气等燃料的总量有限，并且这些燃料燃烧出来的气体能够造成非常大的气候变暖效应，影响到我们的生命安全。所以，在21世纪的今天，我们必须想办法解决未来的能源危机问题。

材料、能源和信息是当今社会发展是的三大要素，也是21世纪科研工作者研究的最主要的三个方面，化石燃料引起的能源枯竭和环境污染问题，迫切要求我们找寻和高效利用清洁环保可再生能源^[1,2]，在新世纪的能量研发中，能量储存系统，在研究中受到高度关注；化学电池的高效性、方便性和通常性，使化学电池越来越受到人们的广泛应用。

化学电池发展历史中，从最早的Gaston Plante发明的铅酸电池，到接下来的锌镍电池、镍镉电池以及镍氢电池 ^[1,3]，但是伴随着人类科技的发展和人们精神文明的慢慢提高，使的人们开始不断的去找性能更好的电池材料。

现在人们生产活动中，许许多多地方都能看到锂电池的存在，锂电池的负极为锂金属。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。由于其具有很高的能量、很长的命、没有害处、没了记忆能力并且自己很少放电、内部的电阻小、高的性价比、不会给环境造成危害等优点，锂离子电池在人们的日常生活中出现了非常大的优点，大面积出现于移动phone、computer、摄像机、数码相机、可以充电的汽车、储能、天空等领域。

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