高容量鋰離子電池三元正極材料的合成和性能研究.pdf

1、層狀三元正極材料由于具有比容量高、振實(shí)密度大、安全性能好等優(yōu)點(diǎn),引起了人們廣泛的關(guān)注。被認(rèn)為是鋰離子電池正極材料的理想選擇。本文主要對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2三種三元正極材料的固相法合成工藝參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,目的在于通過系統(tǒng)的研究,找出最佳的生產(chǎn)工藝,指導(dǎo)工業(yè)化生產(chǎn)。
　　固相法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/

2、3O2和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2兩種正極材料的工藝參數(shù)研究,本文先用正交實(shí)驗(yàn)的方法探索了鋰鹽、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間、預(yù)處理溫度四個(gè)影響因素對(duì)材料性能的影響大小,然后對(duì)影響比較大的因素?zé)Y(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化。最后對(duì)優(yōu)化條件下合成的材料性能進(jìn)行了全面的表征。研究表明:以LiOH為鋰源,在500℃下燒結(jié)5h,然后升溫到900℃燒結(jié)10h得到的材料性能最好。材料的晶型完整,形貌規(guī)則,顆粒大小適中。溫度過高或者過低,得到的材料離

3、子有序度都會(huì)降低。時(shí)間不適宜,材料的晶粒大小差異很大。在2.9V-4.3V范圍內(nèi),以0.2C放電,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的放電比容量分別為154mAh/g和165.2mAh/g。以2C放電,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的放電比容量分別為114.3mAh/g和113mAh/g。兩者的循環(huán)性能和倍率性能都很好,相比較而言,LiNi1/3

4、Co1/3Mn1/3O2的倍率性能和循環(huán)性能更好,但是容量比LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2低。
　　正極材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的制備主要是采用LiOH·H2O、NiO、Co2O3和MnO2為原料,運(yùn)用機(jī)械球磨的方法得到Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的前驅(qū)體。運(yùn)用XRD、SEM等測(cè)試手段系統(tǒng)的研究了配鋰量、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等工藝參數(shù)。研究表明:對(duì)鋰過量5％