鋰離子電池正極復(fù)合材料Li(NiMn)(1-x)-2CoxO2的制備及電化學(xué)性能的研究.pdf

1、目前,鋰離子電池正極材料中應(yīng)用最廣泛的是LiCoO2正極材料,由于Co原材料價(jià)格昂貴以及呈毒性,因此人們不斷尋找代替鈷系列的正極材料。鎳、錳復(fù)合正極材料資源豐富、無毒,性能優(yōu)于 LiNiO2和 LiMnO2材料,成為正極材料的一個(gè)重點(diǎn)研究對(duì)象,所以本文從成本控制和環(huán)境友好的角度出發(fā)減少Co元素的使用,選擇材料來源廣泛的正極材料LiNi0.5Mn0.5O2作為研究的主要內(nèi)容。
　　本論文以兩元正極材料LiNi0.5Mn0.5O2為研

2、究基礎(chǔ),采用共沉淀法和一次燒結(jié)的方式,運(yùn)用TG-DTA、激光粒度分析、XRD和充放電測試等分析測試方法,探討了沉淀劑添加方式、溶液pH值、冷卻方式、加鋰量、燒結(jié)時(shí)間和燒結(jié)溫度對(duì)正極材料粒度分布、晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。差熱熱重分析結(jié)果表明800℃以后碳酸鋰和前驅(qū)體混合物的質(zhì)量不再發(fā)生變化,說明在800℃時(shí)目標(biāo)產(chǎn)物L(fēng)iNi0.5Mn0.5O2晶體開始形成。XRD結(jié)果表明制備的目標(biāo)正極材料具有α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu),800℃時(shí),表征

3、目標(biāo)正極材料層狀結(jié)構(gòu)中陽離子有序度的衍射峰強(qiáng)度I(003)/I(104)的比值為1.382,而850℃和900℃時(shí)I(003)/I(104)的比值分別為1.741和1.662,說明在850℃和900℃時(shí)目標(biāo)正極材料具有更高的陽離子有序度。電化學(xué)性能測試結(jié)果表明,采用并滴方式添加沉淀劑制備出的正極材料具有最好的電化學(xué)性能,在該制備過程中,控制反應(yīng)體系pH值為11、Li/M=1.1:1、一次燒結(jié)溫度為900℃、燒結(jié)時(shí)間為10h、冷卻方式為自

4、然冷卻。在充放電電流為0.15C,充放電電壓范圍為2.5-4.5V時(shí),制備的正極材料首周放電比容量為148.00 mAh/g,材料循環(huán)30周后放電比容量有149.00mAh/g,容量保持率為100.68％。
　　在最優(yōu)化的工藝條件下,研究了Li(NiMn)(1-x)/2CoxO2正極材料在不同 x值(x=0.1、0.2、1/3、0.4)時(shí)的電化學(xué)性能。其中當(dāng)x=0.2時(shí),在2.5-4.5V、以0.15C的電流進(jìn)行充放電測試,制備的