鋰離子電池正極材料LixMnyNizCo1-x-y-zO2的合成優(yōu)化及性能研究.pdf

1、LiCoO2由于具有工作電壓高、放電平穩(wěn)、比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn),而最先成為了商業(yè)化的電池正極材料。但是其也存在一些缺點(diǎn),比如說Co資源稀少、價(jià)格昂貴、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,這些成為了制約鈷酸鋰電極材料應(yīng)用的重要因素。
　　Ni-Co-Mn三元系 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2被看做是最有望取代LiCoO2的鋰離子電池正極材料。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有良好的電化學(xué)性能、價(jià)格低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),有望在電動(dòng)汽

2、車(EV)以及混合動(dòng)力電動(dòng)車(HEV)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
　　本文采用共沉淀法制備了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料,對(duì)制備條件進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)所制備正極材料進(jìn)行了不同金屬氧化物的包覆和不同氧化鋁包覆量的研究,通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)對(duì)所制備材料的物相結(jié)構(gòu)、表面形貌進(jìn)行了表征,利用高性能電池測(cè)試系統(tǒng)、交流阻抗和循環(huán)伏安對(duì)所制備材料的電性能進(jìn)行了研究。
　　分別采用硫酸鹽、乙酸鹽制備了LiN

3、i1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料,對(duì)兩種體系下的產(chǎn)物進(jìn)行性能檢測(cè),結(jié)果表明:用乙酸鹽制備的正極材料顆粒細(xì)小,電化學(xué)性能較好。研究了煅燒溫度和煅燒時(shí)間對(duì)正極材料性能的影響,優(yōu)化出制備 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料的較佳工藝參數(shù):乙酸鹽、煅燒溫度為825℃、煅燒時(shí)間為10h。所制備的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料具備層狀結(jié)構(gòu)、形貌規(guī)整,材料的首次放電比容量為156.76mAh·g-1,20次循環(huán)后的

4、放電比容量為145.18mAh·g-1,容量的保持率為92.61％,交流阻抗圖譜表明在該條件下,Li+的脫嵌受到的阻力較小,電荷移動(dòng)較為容易。
　　制備了不同金屬氧化物包覆下的正極材料 LiNi1/3Co1/3-xMn1/3MO2(M為金屬x=0.1),包覆MgO和Al2O3后材料沒有出現(xiàn)雜質(zhì)峰,而包覆ZnO材料的衍射峰發(fā)生了偏移,說明包覆ZnO后材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,而包覆MgO和Al2O3后材料的晶體結(jié)構(gòu)沒有改變。Al2O3、

5、MgO和 ZnO包覆后材料的首次放電比容量分別為148.9mAh·g-1、144.44mAh·g-1和141.14mAh·g-1,20次循環(huán)后的容量保持率分別為95.27％、94.54％和93.98％,氧化鋁包覆后材料的循環(huán)性能得到了改善。研究了不同氧化鋁包覆量下所制備材料 LiNi1/3Co1/3-xMn1/3AlxO2(x=0.1、0.05、0.025)的電化學(xué)性能,當(dāng) x=0.05時(shí)材料的電化學(xué)性能最為優(yōu)異,材料的首次放電比容量為