鋰離子電池高比容量NCA正極材料研究.pdf

1、為了實現(xiàn)綠色能源持續(xù)穩(wěn)定的供應(yīng)，研究和開發(fā)能量存儲器件（如鋰離子電池）的速度需要進(jìn)一步加快。層狀結(jié)構(gòu)的LiNi0.80Co0.15Al0.05O2(NCA)正極材料，因其高容量的優(yōu)勢，成為高能量密度鋰離子電池中的正極材料之一。本論文針對NCA材料，采用優(yōu)化碳酸鹽共沉淀的合成方法，通過AlPO4包覆NCA來提升性能，并設(shè)計及合成了一種梯度材料，并對它的性能進(jìn)行研究。主要內(nèi)容包括:
　　1、碳酸鹽共沉淀法合成NCA材料
　　以L

2、iNi0.80Co0.15Al0.05O2(NCA)為例，優(yōu)化了合成條件，采取的反應(yīng)溫度為60℃，pH值為8.10，進(jìn)料速度為500mL h-1，以一定的速度進(jìn)行攪拌約1h后取出沉淀，進(jìn)行過濾，洗滌和干燥，即得到大小均勻的NCA前驅(qū)體球形顆粒。然后與氫氧化鋰以1∶1.05的比例進(jìn)行研磨混勻，在空氣中高溫煅燒一定時間，得到具有較好的層狀結(jié)構(gòu)以及良好電化學(xué)性能的NCA材料。
　　2、AlPO4包覆NCA材料制備及性能研究
　　利

3、用濕化學(xué)法在NCA表面均勻包覆了一層AlPO4，目的是防止NCA與電解液接觸時發(fā)生的副反應(yīng)。NCA@AlPO4材料在充放電過程中具有較高的容量，同時具有優(yōu)異的循環(huán)性能。在3.0-4.3V的電壓區(qū)間，0.5C的倍率下循環(huán)150圈后，AlPO4包覆NCA材料的容量保持率為86.9％，高于未包覆的NCA(66.8％)。此外，由于NCA表面包覆層的作用，材料的熱穩(wěn)定性也得到極大提升。結(jié)果表明，AlPO4包覆的NCA材料可以作為鋰離子電池中具有高

4、安全性和高容量的正極材料之一。
　　3、梯度結(jié)構(gòu)鋰離子電池正極材料的制備與性能研究
　　通過碳酸鹽共沉淀法合成了濃度梯度的球形顆粒材料，該材料組成從內(nèi)層的LiNi0.80Co0.15Al0.05O2(NCA)逐漸過渡至外層的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)。在0.5C的倍率下循環(huán)200圈后仍有99.8％的容量保持率，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能。這得益于NCM濃度梯度保護(hù)層對于內(nèi)層NCA的保護(hù)作用。此外，材料具有更高