鋰離子電池正極三元材料產(chǎn)業(yè)化工藝研究.pdf

1、鋰離子電池是人類應(yīng)對(duì)能源危機(jī)最重要的手段之一，正極材料作為鋰電池重要的組成部分，其性能好壞直接影響電池的各項(xiàng)性能。開發(fā)高性能、低成本的新型正極材料一直是鋰離子電池的研究方向。作為鋰離子電池正極材料，層狀三元鎳鈷錳酸鋰具有比容量高、循環(huán)性能好，成本低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具開發(fā)應(yīng)用前景、實(shí)現(xiàn)替代 LiCoO2電極材料的新型正極材料之一，目前該材料已經(jīng)逐步走向市場(chǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，尤其是在電動(dòng)汽車（EV）和混合電動(dòng)汽車領(lǐng)域（HEV）

2、，也具有相當(dāng)大的發(fā)展空間。
　　本文采用共沉淀法作為層狀鎳鈷錳酸鋰的合成方法，通過(guò)液相共沉淀方法制備前驅(qū)體Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2，通過(guò)高溫固相反應(yīng)制備三元正極材料LiNil/3Co1/3Mnl/3O2。以LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正極材料為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究了不同合成工藝對(duì)目標(biāo)材料物化性能及電性能的影響，主要通過(guò)X射線衍射(XRD)分析、掃描電子顯微鏡(SEM)分析、熱重差熱(TG-DTA)分析、恒電

3、流充放電測(cè)試等方法分別對(duì)產(chǎn)品形貌、晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行表征和測(cè)試。
　　在采用液相共沉淀方法制備Nil/3Co1/3Mnl/3(OH)2前驅(qū)體過(guò)程中，本論文著重研究了pH值、金屬離子濃度、沉淀劑濃度、絡(luò)合劑濃度對(duì)前驅(qū)體的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明，將反應(yīng)溶液的pH值控制在10.5左右，金屬離子濃度2mol·L-1，沉淀劑濃度為4mol·L-1，絡(luò)合劑濃度為3mol·L-1，此時(shí)的Nil/3Co1/3Mnl/3(OH)2前驅(qū)體顆粒粒徑整

4、體分布窄，形貌類似球體。
　　在采用高溫固相法制備LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正極材料過(guò)程中，本論文著重研究了固相反應(yīng)溫度、固相反應(yīng)時(shí)間，以及不同Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比對(duì)產(chǎn)物的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明，Li/M(Ni+Co+Mn)=1.05/1，高溫?zé)Y(jié)900℃恒溫12h，得到三元層狀正極材料LiNil/3Co1/3Mnl/3O2。充放電電壓區(qū)間為4.3~2.75V，倍率為0.2C，首次放電比容量為154.50mA