鋰離子電池正極材料用球形和非球形Li(NixCoyMnz)O2的合成及性能研究.pdf

1、鋰離子電池具有高電壓、高容量、無(wú)公害、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電少、循環(huán)性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而被認(rèn)為是性能卓越的新一代綠色高能電池。正極材料是鋰離子電池中的重要組成部分，因而正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能。三元正極材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.可逆容量高；2.循環(huán)性能好；3.安全性高；4.對(duì)環(huán)境無(wú)污染等。因而有望成為取代正極材料LiCoO2的最佳候選材料，是目前研究的熱點(diǎn)之一。三元正極材料Li(Ni

2、1/3Co1/3Mn1/3)O2中的錳、鈷、鎳三種元素具有不同的性質(zhì)，如果三種元素按照不同的比例來(lái)合成三元材料，則所制備的正極材料會(huì)顯示出各自不同的特點(diǎn)，比如正極材料Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2，因?yàn)殒嚨暮吭龈?，則表現(xiàn)出較高的容量和較低的成本，但是安全性能和循環(huán)性偏低。這類正極材料適用于小型的用電器?；谏鲜鏊悸?，本論文針對(duì)三元系正極材料中三種元素的不同比例展開研究，并用所制備的材料與目前商用的材料進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而分析了材

3、料的結(jié)構(gòu)對(duì)電池性能的影響，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　1、本論文首先綜述了目前鋰離子電池三元正極材料的研究進(jìn)展，主要針對(duì)三元材料的元素構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及存在的問(wèn)題進(jìn)行了充分的調(diào)研。
　　2、本章主要討論了應(yīng)用二次干燥共沉淀法制備Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的前驅(qū)體性能，。應(yīng)用共沉淀法合成出三元材料非球形Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2，用此材料和商用球形三元材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2

4、進(jìn)行了對(duì)比。
　　3、采用共沉淀二次干燥法合成制備出正極材料Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2，探討前驅(qū)體的制備溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)三元材料Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2的影響。由于鈷和錳的含量大幅提高，鈷含量的增多使二維層狀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，錳含量的增多提升了安全性能，不僅提高了循環(huán)性能，而且大大增強(qiáng)了使用的安全性，也兼顧了高容量，但是鈷的成本較高，適用于動(dòng)力電源。
　　4、采用共沉淀二次干燥法合成制備出三元正

5、極材料Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2。由于提高了鎳的含量因而大大提升材料的比容量，降低了鈷的含量又能降低材料成本，此種材料具有比容量高，循環(huán)性能優(yōu)異，高溫儲(chǔ)存性能好等特點(diǎn)。與商用球形的材料相比，非球形材料具有更高的首次放電效率，容量更高，且電壓平臺(tái)更長(zhǎng)。這主要得益于非球形Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2鋰層中陽(yáng)離子的混排較小，對(duì)材料的首次充放電效率及容量和電壓平臺(tái)影響更小，因此以Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1

6、)O2為正極的鋰離子電池主要應(yīng)用于小型家用電器及大型儲(chǔ)能裝置。
　　Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2，探討前驅(qū)體的制備溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)三元材料Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2的影響。由于鈷和錳的含量大幅提高，鈷含量的增多使二維層狀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，但是鈷的成本較高，適用于動(dòng)力電源。
　　5、采用共沉淀二次干燥法合成制備出正極材料Li(Ni0.4Co0.2Mn0.4)O2，并通過(guò)XRD和充放電等手段對(duì)材料的結(jié)構(gòu)