層狀LiNi1-2Mn1-2O2正極材料制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、LiCoO2由于容量高，可逆性和倍率性好等優(yōu)點(diǎn)成為商品化鋰離子電池的主要正極材料，但LiCoO2其成本較高，而且鈷有毒，人們努力尋找一種可替代LiCoO2的材料。對(duì)可能作為L(zhǎng)iCoO2替代材料的LiNiO2和LiMnO2進(jìn)行了廣泛而深入地研究，雖然在許多方面取得了很大進(jìn)展，但仍然存在各種問(wèn)題而不能實(shí)際應(yīng)用。近年來(lái)，以Ni、Mn為主的固溶體材料具有優(yōu)于LiNiO2和LiMnO2材料的特點(diǎn)，其已經(jīng)成為正極材料領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。

2、　　本文選取具有層狀結(jié)構(gòu)的LiMn1/2Ni1/2O2為研究對(duì)象，對(duì)其合成和改性進(jìn)行了詳細(xì)研究。分別用sol-gel法和共沉淀法合成了LiNi1/2Mn1/2O2材料，由于共沉淀法合成材料性能更好，因此重點(diǎn)研究了共沉淀法合成工藝。研究出雙氧水氧化共沉淀法制備LiNi1/2Mn1/2O2前軀體的新方法。利用雙氧水把2價(jià)錳氧化為4價(jià)錳，得到了化學(xué)計(jì)量比的前軀體。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、熱重-差熱分析(TG-DTA)、X

3、射線光電子譜(XPS)、循環(huán)伏安(CV)、電化學(xué)阻抗譜(EIS)等多種測(cè)試研究了超聲波預(yù)處理、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、冷卻方式等對(duì)材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響，優(yōu)化了合成工藝。進(jìn)一步地，嘗試了對(duì)材料進(jìn)行Al摻雜改性。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以雙氧水為氧化劑、氫氧化鋰為鋰源，鋰與鎳錳摩爾比為1.05:1，900℃下煅燒9小時(shí)后經(jīng)淬冷制備的LiMn1/2Ni1/2O2樣品電化學(xué)性能最好，在2.8～4.6V之間，0.5C的放電倍率下其可逆容量達(dá)1