Li-Ni-Co-Mn系鋰電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備，研究人員集中研究大容量的電池應(yīng)用于電動汽車和混合動力汽車，風(fēng)電和光伏等儲能領(lǐng)域。Li-Ni-Co-Mn-O正極材料被認為是一種很有前途的正極材料。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。
　　本論文包括以下工作:
　　(1)以LiOH+ NH3·H2O、NaOH+NH3·H2O、(NH4)2C2O4+NH3

2、·H2O為沉淀劑，采用共沉淀法制備了Ni、Co、Mn三元共沉淀前驅(qū)體，再用傳統(tǒng)水熱法后處理，合成了鋰離子層狀正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。充放電實驗結(jié)果表明:以LiOH+ NH3·H2O為沉淀劑，且Li/Ni1/3Co1/3Mn1/3O2=5∶1，水熱反應(yīng)180℃，4天條件下所制備的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的電化學(xué)性能較好。在2.4-4.4V、0.1C倍率下，首次放電比容量達192.6mAh/g。在此

3、基礎(chǔ)上，采用共沉淀法制備了Li2MnO3與LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2復(fù)合的鋰離子電池正極材料。電化學(xué)測試結(jié)果表明，摩爾比為4∶6，5∶5，水熱180℃，2天條件下，用Li2MnO3進行表面包覆后比未包覆材料的初期放電比容量略有降低，但是材料的循環(huán)性能有所提高。x=0.4的包覆材料，高溫煅燒3h，5h的首次恒流(2.5-4.8V)放電比容量分別為210.4mAh/g和146.2mAh/g。20次循環(huán)后比容量分別為210.0mA

4、h/g和129.2mAh/g。x=0.5時，首次恒流放電比容量分別為189mAh/g和202.1mAh/g。20次循環(huán)后比容量分別為148.6mAh/g和147.7mAh/g;
　　(2)采用草酸鹽共沉淀法制備前驅(qū)體，傳統(tǒng)高溫固相燒結(jié)制備鋰離子電池正極材料L iNi1/3Co1/3Mn1/3O2，經(jīng)過Li7La3Zr2O12進行表面修飾，顯著提高材料循環(huán)性能的和倍率性能。通過X射線衍射(XRD)、循環(huán)伏安(CV)進行材料結(jié)構(gòu)的表征

5、并進行電化學(xué)性能測試。未經(jīng)表面修飾的材料與經(jīng)過Li7La3Zr2O12表面修飾的材料在0.1C倍率下的首次放電容量相差不大。但經(jīng)過Li7La3Zr2O12表面修飾的材料的循環(huán)性能和倍率性能要比未經(jīng)表面修飾的材料有明顯提高;
　　(3)以過渡金屬乙酸鹽和乙酸鋰為原料，檸檬酸為螯合劑，通過溶膠-凝膠法結(jié)合微波高溫煅燒法輔助制備了鋰離子電池錳基富鋰正極材料Li1.23Mn0.56Ni0.12Co0.05O2，采用X射線衍射(XRD)，掃