改性LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2正極材料的制備及性能研究.pdf

1、鋰離子電池由于比能量高、無記憶效應(yīng)、無環(huán)境污染等特點(diǎn)而在信息產(chǎn)業(yè)、能源交通、國防軍事等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。而鋰離子電池的重要組成部分是正極材料，其中，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料綜合了LiCoO2良好電化學(xué)性能、LiNiO2高比容量、LiMn2O4高安全性及低成本等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。
　　本論文采用球磨輔助固相合成法制備了鋰離子電池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料及其改性材料，并對合成工藝

2、、元素?fù)诫s（Mg離子、Fe離子）和復(fù)合(Cu(Ac)2、SnO2、 Fe(NO3)3·9H2O)的結(jié)果進(jìn)行了探討。主要結(jié)果如下:
　　1.通過對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的結(jié)構(gòu)和性能分析發(fā)現(xiàn)，在空氣氛圍中，500℃預(yù)煅燒6h，然后升溫至800℃煅燒15h得到的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料晶型完整、衍射峰分裂明顯;在2.5-4.3V內(nèi)，以0.2C倍率放電，樣品的首次放電比容量為149.3mA/g;采用碳

3、酸鋰為原料合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料性能良好。
　　2.在優(yōu)化條件下，采用固相合成法制備了Li(Ni1/3 Co1/3Mn1/3)1-xMgxO2材料，研究Mg摻雜對材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，Mg摻雜未改變LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料層狀結(jié)構(gòu)，且材料結(jié)晶度高;在2.5-4.3V電壓范圍內(nèi)，以0.2C倍率放電，x=0.03時(shí)材料的首次放電比容量達(dá)到158.5mAh/g，20次循環(huán)后的容量保持

4、率為89.7％。在Mg摻雜的基礎(chǔ)上，將Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-0.03Mg0.03O2材料與8wt％Cu(Ac)2進(jìn)行低溫處理，得到的復(fù)合正極材料首次放電比容量為167.4 mAh/g，20次循環(huán)后，容量保持率達(dá)到90.3％。
　　3.通過LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料與SnO2復(fù)合，討論SnO2復(fù)合對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，SnO2沒有改變LiNi1/3

5、Co1/3Mn1/3O2材料的主體結(jié)構(gòu);SnO2復(fù)合量為4wt％，樣品具有最佳的性能，其首次放電比容量達(dá)到158.9 mAh/g，20次循環(huán)后的容量保持率為90.1％，且倍率性能優(yōu)異，在動力電池中具有較大的應(yīng)用前景。
　　4.以Fe(NO3)3·9H2O作為起始原料，對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料進(jìn)行摻雜和復(fù)合。結(jié)果表明，F(xiàn)e摻雜后的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料具有單一層狀結(jié)構(gòu);Li(Ni1/3Co1/