鋰離子電池正極材料Li-Ni-Co-MN-O的制備和改性研究.pdf

1、鋰離子電池已經廣泛的應用于便攜式電子設備，所以現在研究人員集中研究大容量的電池應用于電動汽車和混合動力汽車，還有儲能領域。Li-Ni-Co-Mn-O正極材料被認為是一種比較有前途的正極材料。與鈷酸鋰正極材料相比，層狀的Li-Ni-Co-Mn-O正極材料有很多優(yōu)勢，比如成本優(yōu)勢、高的放電容量和好的安全性能等。
　　本論文包括以下四部分工作:(1)采用化學共沉淀法合成前驅體材料，并用傳統(tǒng)高溫煅燒的方法制備了LiNi1/3Co1/3Mn

2、1/3O2樣品，然后通過濕化學方法在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料表面包覆Li2ZrO3。通過XRD、TEM、CV、PITT和電池充放電對材料的結構和電化學性能進行表征。研究發(fā)現通過表面包覆之后的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的鋰離子擴散系數DLi+為7.9×10-7cm2·s-1，而LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的DLi+為7.13×10-9cm2·s-1。以50C的倍率進行充放電測試，經過包覆之后的材

3、料的首圈放電比容量為104.8 mAh·g-1，經過100圈循環(huán)之后容量仍保持為89.3％。當在20℃下進行100圈充放電測試，經過包覆Li2ZrO3之后的材料的容量保持率為73.8％，比LiNi1/3Co1/3Mn1/3O29.9％的容量保持率高出很多。從上面可以看出Li2ZrO3包覆對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料在不同工作溫度下的高倍率性能和循環(huán)性能的提高有很大的作用。(2)用靜電紡絲法制備了LiNi0.4Co0.2M

4、n0.4O2納米纖維的前驅體材料，通過XRD、SEM、CV和電池充放電測試晶體結構和電化學性質。結果表明在900℃下煅燒3h有最好的α-NaFeO2單相層狀結構和最好的電化學性能。SEM可以看出靜電紡絲法很容易得到特殊的形貌，這種納米纖維的形貌使電極材料和電解液有更好的接觸，增大了電解液和電極材料的接觸面積。(3)采用濕法球磨-高溫固相法制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，研究了球磨珠和物料比、燒結時間與燒結溫度對合成樣品結構與

5、性能的影響。通過XRD、SEM和充放電等電化學性能測試對所得產物的結構、形貌及電化學性能進行表征。研究結果表明，優(yōu)化最佳實驗條件制得的樣品具有良好的循環(huán)性能，在2.5～4.6V電壓區(qū)間內，充放電電流值為17mA/g時，初始放電比容量為188.2mAh/g，30次循環(huán)后容量保持率為85％。(4)采用共沉淀法合成鎳錳酸鋰的前驅體，然后通過傳統(tǒng)高溫的方法正極材料LiNi0.5Mn1.5O4。本實驗通過研究在不同的反應溫度、反應物的濃度和反應攪