鋰離子電池正極材料LiNi1-x-yCoxMeyO2的制備與研究.pdf

1、鋰離子電池由于性能優(yōu)越得到了廣泛應(yīng)用，然而金屬鈷價(jià)格昂貴，使得鋰離子電池正極材料LiCoO2成本較高，阻礙了鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展。為了減小鋰離子電池正極材料的成本同時(shí)又不降低其電化學(xué)性能，本論文合成了LiNixCo1-xO2。為了進(jìn)一步優(yōu)化該材料的性能，對其進(jìn)行了Al3+摻雜。此外，對正極材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的合成條件和材料性能也進(jìn)行了初步研究。
　　采用共沉淀法制備了不同Ni、Co比例的層狀正極材料LiNi0

2、.8Co0.2O2和LiNi0.7Co0.3O2，對兩種材料進(jìn)行了XRD及電化學(xué)性能測試。通過XRD分析發(fā)現(xiàn)，隨著Co含量增加，晶胞體積變小，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加。電化學(xué)性能測試表明，Co含量從0.2增加到0.3，首次放電比容量從182.6mAh/g減小到180.1mAh/g，即隨Co含量的增加，放電容量有下降趨勢；而經(jīng)過10次循環(huán)之后，與各自首次放電容量相比，容量保持率由Co含量為0.2時(shí)的92.1％增加到Co含量為0.3時(shí)的92.8%

3、。隨Co含量的增加，材料的晶型結(jié)構(gòu)較好，循環(huán)性能有所提高。
　　采用共沉淀法制備了LiNi0.7Co0.25Al0.05O2和LiNi0.7Co0.20Al0.10O2，并通過XRD、充放電性能和循環(huán)伏安等測試考察了不同Al摻雜量對材料LiNi0.7Co0.3O2的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，摻雜摩爾百分比為0.05%和0.1%時(shí)的首次放電容量可達(dá)178.1mAh/g與167.2mAh/g，10次循環(huán)后，材料的容量保持率分別

4、達(dá)到98.6%和97.7%。雖然摻雜后的首次容量有所降低，但是循環(huán)穩(wěn)定性有較大提高。
　　對不同溫度下合成的正極材料LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2的XRD分析及電化學(xué)性能測試結(jié)果表明，溫度為850℃高溫煅燒9h制得的材料有明顯的層狀結(jié)構(gòu)。不同溫度制得的三種材料的初始容量均在150mAh/g左右，而850℃煅燒得到的材料具有較好的容量保持率，循環(huán)50次后容量仍然保持在140mAh/g。采用共沉淀法制備了LiNi0.33Co0

5、.33Mn0.33O2，XRD測試結(jié)果表明，LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2中陽離子排列有序度較高，層狀結(jié)構(gòu)明顯；SEM測試結(jié)果表明，正極材料LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2結(jié)晶粒徑較均勻；充放電測試結(jié)果表明，與LiNi0.7Co0.3O2相比，盡管LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2的初始放電容量較低，但是循環(huán)穩(wěn)定性明顯優(yōu)于LiNi0.7Co0.3O2，50次循環(huán)后容量保持率由77.1%增至89.03%