復(fù)合型鋰離子電池正極材料的合成及性能研究.pdf

1、鋰離子電池是在鋰電池研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型蓄電池。與傳統(tǒng)的原電池相比，鋰離子電池具有電壓高，放電平穩(wěn)等特點。因此研究鋰離子電池正極材料有著重要的現(xiàn)實意義。目前正在開發(fā)的正極材料有很多種，其中主要有：LiCoO<,2>、LiNiO<,2>和LiMn<,2>O<,4>。但這些單一的正極材料都各有優(yōu)缺點。近年來的研究發(fā)現(xiàn)了一些新型的鎳、鈷和錳混合形成具有層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合型正極材料。較之單一正極材料，它們有著突出的優(yōu)點一，比如電化學(xué)容量高

2、，循環(huán)性能好，合成容易，成本低等，所以具有很大的潛力和發(fā)展。因此，開發(fā)實用復(fù)合型正極材料將是鋰離子電池未來發(fā)展的重要方向。鑒于上述理由，本論文進(jìn)行了這一方面的研究。 實驗第一部分采用共沉淀法合成鋰離子電池正極材料前驅(qū)物，研究了不同原料、沉淀劑、pH值、反應(yīng)溫度等對合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和性能的影響。實驗結(jié)果表明，原料和pH值對產(chǎn)物影響較大。本文以前驅(qū)物中鎳、鈷、錳的含量及粉末顆粒形貌等為指標(biāo)，討論了合成正極材料的最優(yōu)實驗條件，并在此基礎(chǔ)上

3、合成出性能優(yōu)良的正極材料前驅(qū)物。優(yōu)化后得到的Ni<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>C<,2>O<,4>的合成條件為：沉淀劑為(NH<,4>)<,2>C<,2>O<,4>，pH值為7.0左右，溫度為55℃-60℃，攪拌時間大于0.5h。結(jié)果表明，合成所得產(chǎn)物中鎳鈷錳含量較為均勻，粉體晶粒結(jié)構(gòu)良好。碳酸鹽前驅(qū)物Ni<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>CO<,3>的合成過程中，沉淀劑為NaHCO<,3>，pH在8.0左右，其

4、他條件與草酸鹽沉淀反應(yīng)類似。實驗第二部分將優(yōu)化后得到的前驅(qū)物進(jìn)行煅燒合成鋰離子電池正極材料LiCo<,1/3>Ni<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>，研究不同燒結(jié)溫度、不同燒結(jié)時間等條件對材料性能的影響。并通過ICP-AES、XRD、SEM等方法對正極材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)物中Ni、Co、Mn分別以+2、+3、+4的形式存在。還對其進(jìn)行電化學(xué)性能測試，草酸鹽和碳酸鹽前驅(qū)物燒結(jié)得到的正極材料均表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。