層狀富鋰錳基鋰離子電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能.pdf

1、發(fā)展綠色無污染的新型能源已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇。高能鋰離子電池作為一種新型綠色儲能器件，具有高工作電壓、高能量密度、無污染、長循環(huán)壽命等優(yōu)點，在電動汽車以及儲能系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。鋰離子電池的整體性能主要取決于正極材料，因此設(shè)計制備高性能的正極材料是發(fā)展新一代高能鋰離子電池的關(guān)鍵。相比于其他的正極材料（如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰等），富鋰錳基層狀正極材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Ni，Co，Mn)

2、具有更高的放電容量，可達(dá)到250 mAh g-1以上，被認(rèn)為是下一代鋰離子電池正極材料的有力競爭者。本文針對富鋰錳基正極材料倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性不理想的問題，采用納米化和分級結(jié)構(gòu)設(shè)計策略來改善富鋰錳基正極材料的電化學(xué)性能。
　　采用乙二醇作溶劑，發(fā)展了PVP協(xié)助的燃燒法制備富鋰錳基Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2納米顆粒，并系統(tǒng)比較了加入PVP與不加PVP的產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的差異性。加入PVP的Li1

3、.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料顆粒均勻，顆粒尺寸約為50-100 nm，并且具有良好的結(jié)晶性。相比于未加PVP的對比樣，加入PVP的富鋰錳基Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2顯示出更為優(yōu)異的倍率性能，在20、200、400、1000和2000 mA g-1的電流密度下，其放電比容量分別為286.1、209.7、184.9、151.7和123.3 mAh g-1。研究表明納米化能有效縮短鋰離子的擴(kuò)散傳輸路

4、徑，提高了材料的比表面積和活性物質(zhì)利用率。
　　采用溶劑熱法制備了具有分級結(jié)構(gòu)的富鋰錳基Li1.2Mn0.54Ni0.18Co0.08O2正極材料。該材料由粒徑為100-300 nm的一次納米顆粒交聯(lián)組成，最后形成花生形態(tài)的二級微米結(jié)構(gòu)，具有良好的結(jié)晶性和層狀結(jié)構(gòu)。分級結(jié)構(gòu)的富鋰錳基Li1.2Mn0.54Ni0.18Co0.08O2正極材料具有良好的電化學(xué)性能。在200 mA g-1的電流密度下充放電，其首次放電容量高達(dá)229.9