鋰離子電池三元正極材料的制備、包覆和電化學(xué)性能的研究.pdf

1、目前鋰離子電池正極材料LiCoO2仍占據(jù)市場主導(dǎo)地位。由于其具有毒性大、安全性差和成本較高等問題,研究者正致力于尋找可替代LiCoO2的新型正極材料。而三元復(fù)合 LINil/3Col/3Mnl/3O2具有和LiCoO2的相似結(jié)構(gòu),因自身安全性高,可逆容量高和低成本的優(yōu)勢(shì),成為最可能的LiCoO2替代品。本文在最優(yōu)條件下采用共沉淀法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料,并對(duì)其進(jìn)行包覆改性研究。
　　采用氫氧化物共沉淀法合成

2、了 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料,最佳制備工藝條件條件為:PH=11.0,氨水濃度0.5 mol·L-1;材料煅燒條件為:Li/M=1.05,空氣中200℃預(yù)燒3h,450℃預(yù)燒5h,之后900℃煅燒15h。此條件合成的 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料在2.5~4.5V范圍內(nèi)以20mA·g-1的電流密度充放電,首次放電容量為183mAh·g-1,40次循環(huán)容量保持率為88.9％。,采用Y2O3對(duì)LiNi1/3C

3、o1/3Mn1/3O2進(jìn)行包覆研究以改善其循環(huán)特性,通過 SEM、XRD、充放電測(cè)試等手段,考察了不同包覆量對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示包覆并沒有改變LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的結(jié)構(gòu);確定Y2O3包覆量以0.5wt%為最佳,隨著包覆量的增加, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的首次放電容量逐漸降低,在0.1C、2.5V~4.5V下,0.5wt%Y2O3包覆 LiNi1/3Co

4、1/3Mn1/3O2正極材料的首次放電比容量為196.4mAh/g,40次循環(huán)后容量保持率為99.3%。
　　以商品化正極材料 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2為原料,采用共沉淀法選擇Y2O3、YPO4、Al2O3、AlPO4分別對(duì)LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2進(jìn)行包覆研究。X射線衍射分析結(jié)果顯示包覆0.5wt%Y2O3、0.25wt%YPO4、0.5wt%Al2O3、0.5wt% AlPO4后,LiNi0.5Co0

5、.2Mn0.3O2的層狀結(jié)構(gòu)良好、鎳鋰混排程度降低。以0.1C倍率循環(huán)50次后的放電容量分別為190.5 mAh/g、185.9mAh/g、191.3 mAh/g、196.1 mAh/g,均高于未包覆材料的173.5mAh/g,容量保持率分別為98.9%、95.0%、99.1%、96.9%,均明顯高于未包覆材料的92.3%。
　　采用共沉淀-噴霧干燥法制備了鋰離子電池球形LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料,通過 X