li1.2mn0.54ni0.13co0.13o2與lini0.5co0.2mn0.3o2正極材料的制備及改性研究

1、中圖分類號U D C碩士學位論文學校代碼! Q 5 3 三密級 公玨L i 1 ．2 M n o ．5 4 N i o ．1 3 C o o ．1 3 0 2 與L i N i o ．5 C o o ．2M n o ．3 0 2 正極材料的制備及改性研究P r e p a r a t i o n a n d M o d i f i c a t i o n o f L i l ．2 M n o ．5 4 N i o ．1 3 C o o

2、．1 3 0 2a n d L i N i o ．5 C 0 0 ．2M n o ．3 0 2C a t h o d e M a t e r i a l s作者姓名：學科專業(yè)：研究方向：學院( 系、所) ：指導教師：程磊冶金物理化學新能源材料冶金與環(huán)境學院王志興教授答辯委員會主席中 南 大 學2 0 1 4 年5 月摘要L i l ．2 M n o ．5 4 N i 0 ．1 3 C o o ．1 3 0 2 與L i N i o ．5

3、 C o o ．2M n o ．3 0 2 正極材料的制備及改性研究摘要：富鋰錳基L i l ．2 M n o ．5 4 C o o ．1 3 N i o ．1 3 0 2 正極材料具有比容量高、價格低廉、環(huán)境友好、安全性能好等優(yōu)點，成為極具前景的鋰離子電池正極材料之一；此外兼具L i C 0 0 2 、L i N i 0 2 和L i M n 0 2 優(yōu)點的層狀L i N i o ．5 C o o ．2 M n o ．3 0 2 正極

4、材料已大規(guī)模應用。但L i l ．2 M n o ．5 4 C o o ．1 3 N i o ．1 3 0 2首次效率低、倍率性能差以及L i N i o ．5 C o o ．2 M n 0 3 0 2 綜合性能不夠優(yōu)異的缺點限制了它們更為廣泛的運用。本研究制備了L i l ．2 M n 0 ．5 4 N i 0 ．13 C o o ．1 3 0 2 和L i N i o ．5 C 0 0 ．2 M n o ．3 0 2 正極材料，并通

5、過體相摻雜手段，改善其電化學性能。分別采用噴霧干燥法、碳酸鹽沉淀法和氫氧化物沉淀法合成前驅體并通過燒結獲得L i l ．2 M n o ．5 4 N i 0 ．1 3 C o o ．1 3 0 2 正極材料。其中氫氧化物沉淀法合成的材料電化學性能優(yōu)異，在2 ．3 ．4 ．7 V 電壓范圍內，在O ．0 5 C倍率下的首次放電容量2 4 7 ．1m A h ·g ～，0 ．2C 倍率下經(jīng)過5 0 次循環(huán)，容量保持率為9 8 ．7

6、 ％；碳酸鹽沉淀法制備的前驅體具有類球形形貌、粒度分布均勻、振實密度高等優(yōu)點，對于其走向產業(yè)化具有重大意義。選用碳酸鹽沉淀工藝合成M n o ．6 7 4 N i 0 ．1 6 3 C 0 0 ．1 6 3 C O ，前驅體，合成的最佳條件是：空氣氣氛，p H 值為8 ，溫度為5 5 ℃，反應時間6h ，金屬硫酸鹽溶液中總金屬離子濃度2m o l ／L ，沉淀劑N a 2 C 0 3 + N H 4 H C 0 3 混合體系。研究了C

7、r 摻雜對L i l ．2 M n o ．5 4 N i o ．1 3 C o o ．1 3 0 2 材料結構以及電化學性能的影響，結果表明：C r 摻雜有利于改善材料的電化學性能。采用氫氧化物共沉淀法得到了N i 0 ．5 C o o ．2 M n o ．3 ( 0 H ) 2 前驅體，研究了不同的T i 摻雜量對正極材料L i N i 0 ．5 M n 0 ．3 C 0 0 ．2 0 2 結構和電化學性能的影響，結果表明：合成的L