鋰離子電池正極材料LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2的固相合成及性能研究.pdf

1、鋰離子電池?fù)碛斜姸鄡?yōu)勢如輸出電壓高、比能量大、熱穩(wěn)定性好等,已經(jīng)被商業(yè)化應(yīng)用到各個領(lǐng)域,正極材料是鋰離子電池的主要組成部分,對鋰離子電池有重要影響。LiCoO2可逆性好、容易制備是當(dāng)前應(yīng)用成熟的正極材料,但是鈷的價格高,有毒性限制了LiCoO2材料廣泛應(yīng)用,因此人們努力尋求替代正極材料。LiNil/3Col/3Mnl/3O2(NCM)各方面性能優(yōu)于LiCoO2,被視為最有前景的正極材料之一。
　　本論文主要使用球磨法輔助高溫固相法

2、制備LiNil/3Col/3Mnl/3O2材料及其改性的樣品材料,然后采用XRD、SEM、充放電測試等檢測措施對其物理性能和電化學(xué)性能進(jìn)行檢測和分析。為了尋找出固相法制備LiNil/3Col/3Mnl/3O2材料的最佳合成工藝,文中對球磨工藝、燒結(jié)工藝和不同鋰源作用等內(nèi)容進(jìn)行了討論;通過添加葡萄糖改進(jìn)制備工藝、分別摻雜Al和Mg離子,以及復(fù)合醋酸銅的方法來改善LiNil/3Col/3Mnl/3O2材料各項(xiàng)性能,主要結(jié)果如下:
　　

3、1.通過對LiNil/3Col/3Mnl/3O2材料性能測試和分析發(fā)現(xiàn),干法球磨的效果比有分散劑濕法球磨的效果差;最佳的球磨時間為20h;以無水乙醇為分散劑制備的LiNil/3Col/3Mnl/3O2材料電化學(xué)性能好;二次燒結(jié)的LiNil/3Col/3Mnl/3O2樣品各項(xiàng)性能均優(yōu)于一次燒結(jié)樣品;以碳酸鋰為鋰源合成的LiNil/3Col/3Mnl/3O2材料結(jié)晶度高,電化學(xué)性能較好。
　　2.在原料中添加不同量葡萄糖制備LiNil

4、/3Col/3Mnl/3O2樣品,研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖在高溫下分解成氣體CO2,減小了顆粒尺寸;添加5wt％葡萄糖制備的LiNil/3Col/3Mnl/3O2材料首次放電比容量是152.3mAh/g,循環(huán)十次后的容量保持率是95.5%;與未添加葡萄糖合成的樣品相比,其大倍率放電性能也較好。
　　3.采用不同量Al摻雜制備LiNil/3Col/3-yMnl/3-xAlzO2正極材料,研究發(fā)現(xiàn)x=0.04時,LiNil/3Col/3Mnl/

5、3-0.04Al0.04O2材料具有最好的電化學(xué)性能,Al摻雜可以減小晶體結(jié)構(gòu)中陽離子混排程度,提高電子導(dǎo)電性;而LiNil/3Col/3-0.04Mnl/3Al0.04O2材料表現(xiàn)的性能最差,與Co減少量相關(guān)。
　　4.不同量Mg2+摻雜LiNi1/3Co1/3Mn1/3?xMgxO2材料,研究發(fā)現(xiàn)x=0.03時,材料性能最佳,在2.5~4.3V電壓0.2C倍率下首次放電比容量達(dá)到158.5mAh/g,循環(huán)十次后的容量保持率是9