鋰離子電池多元層狀正極材料的制備與電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域,如手機(jī)、手提電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)車(chē)、軍用儲(chǔ)能裝置等。為了滿足眾多應(yīng)用領(lǐng)域的需要,要求電池的性能(循環(huán)性能、功率密度、能量密度和安全性能)在整體上加強(qiáng),這就要求發(fā)展性能優(yōu)越的材料。研究表明,電極材料的制備方法及其材料的組成、結(jié)構(gòu)、形貌及粒徑等對(duì)其電化學(xué)性能均有重要影響。本文采用不同的沉淀劑和輔助劑在水熱條件下制得了一系列組成可調(diào)的多元層狀鋰離子正極材料,并考察了其結(jié)構(gòu)、組成與電化學(xué)性能之間的關(guān)系;在此基礎(chǔ)上,

2、還通過(guò)陽(yáng)離子交換方法和共沉積法對(duì)材料進(jìn)行表層的修飾以?xún)?yōu)化其綜合性能。相關(guān)研究結(jié)果主要包括以下幾個(gè)部分：
　　 ⑴以自制的氫氧化鎳作為前驅(qū)體,通過(guò)與鈷鹽溶液進(jìn)行陽(yáng)離子交換反應(yīng)制得了一系列不同組成的Ni/Co二元層狀氫氧化物,經(jīng)煅燒可得到相應(yīng)的嵌鋰氧化物。該系列材料是具有良好的振實(shí)密度的球形顆粒,并表現(xiàn)出循環(huán)性能穩(wěn)定的充放電性能和較高的工作電壓,中值電壓約為4.0 V。并且,隨著Co含量的增高,材料的循環(huán)性能越好。
　　 ⑵

3、以檸檬酸為絡(luò)合劑、氫氧化鈉沉淀劑,在水熱條件下,制得了一系列具有不同形貌的Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1O2材料。該系列材料具有3-8μm不等的類(lèi)球形顆粒形狀,該類(lèi)球形顆粒主要由塊狀晶體緊密交織聚結(jié)而成。電化學(xué)研究表明,反應(yīng)時(shí)間為6 h,檸檬酸/總金屬離子的摩爾比為1:1時(shí)所得到的產(chǎn)物的電化學(xué)性能最好,其比容量約171.1 mAh/g。
　　 ⑶以不同比例的乙醇和水為介質(zhì),采用溶劑熱法制得了一系列具有花狀結(jié)構(gòu)的Ni0.8C

4、o0.1Mn0.1(OH)2,通過(guò)與氫氧化鋰混合煅燒可得到具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的球形Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2材料。所得到的材料的形貌和堆積方式受制備過(guò)程中的具體條件的影響較大,其中,適當(dāng)?shù)某曨A(yù)處理和以一定乙醇含量為溶劑都有助于材料較好形貌的形成;在一定的乙醇和水做溶劑下,由一些弱堿(如尿素,乙二胺和氨水)為沉淀劑所制備的各個(gè)樣的形貌比較規(guī)則,比表面積較大,而強(qiáng)堿氫氧化鈉做沉淀劑所制備得到的材料的形貌和比容量都不太好;獲得了最