復(fù)合型鋰離子電池正極材料Li（Ni-,1-3-Co-,1-3-Mn-,1-3-）-,1-x-M-,x-O-,2-的研究.pdf

1、本文詳細(xì)的綜述了鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀，并以LiNi<,l／3>Co<,l／3>Mn<,l／3>O<,2>正極材料為研究對(duì)象，探討了LiNi<,l／3>CO<,l／3>Mn<,l／3>O<,2>的制備及改性工藝，并采用XRD、SEM、TG/DTA恒電位階躍、交流阻抗、循環(huán)伏安等方法對(duì)LiNi<,l／3>Co<,l／3>Mn<,l／3>O<,2>材料的充放電性能、物理性能、電化學(xué)性能、以及電極過(guò)程擴(kuò)散行為進(jìn)行了研究。 研究了

2、沉淀劑、堿液濃度、溶液pH值、攪拌速率等對(duì)合成前驅(qū)體的影響。確定了前驅(qū)體的最佳合成工藝為：以2 mo1·L<'-1>的LiOH加適量的NH<,3>·H<,2>O為沉淀劑，采用將堿溶液與混合鹽溶液同時(shí)緩慢的加入到反應(yīng)器中的加料方式，控制溶液的pH值為10.5，反應(yīng)溫度為50℃，攪拌速率為500 r·min<'-1>。 研究了焙燒方式、溫度、時(shí)間對(duì)合成材料電化學(xué)性能的影響。確定了最佳制備條件為：將前驅(qū)體與鋰鹽以n(Ni、Co、Mn)

3、：n(Li)=1：1.05的比例充分混合，混合后的物料在馬弗爐中分兩段焙燒。焙燒條件為500℃預(yù)焙燒6h，再經(jīng)900X2焙燒12h。 研究了摻雜改性對(duì)IANi<,l／3>Co<,l／3>Mn<,l／3>O<,2>性能的影響。確定了最佳摻雜元素和摻雜量，合成了電化學(xué)性能優(yōu)良的鋰離子電池正極材料Li(Ni<,l／3>Co<,l／3>Mn<,l／3>)<,0.9>Ti<,0.1>O<,2>。 在上述工藝條件下制備的層狀鋰離子電

4、池正極材料LiNi<,l／3>Co<,l／3>Mn<,l／3>O<,2>在4.3～2.5V的首次放電容量為141.8 mAh·g<'-1>，循環(huán)50次后的容量保持率為89.5％，0.5C和0.8C放電容量分別為125.1 mAh·g<'-1>和120.0 mAh·g<'-1>。摻雜改性后的材料Li(Ni<,l／3>Co<,l／3>Mn<,l／3>)<,0.9>Ti<,0.1>O<,2>在4.3～2.5V的首次放電容量為166.1 mAh

5、·g<'-1>，循環(huán)50次后容量保持率為98.9％。0.5C和0.8C放電容量分別為140.1 mAh·g<'-1>和117.8mAh·g<'-1>。 采用交流阻抗法對(duì)Li(Ni<,l／3>Co<,l／3>Mn<,l／3>)<,0.9>Ti<,0.1>O<,2>材料中鋰離子的嵌入／脫出動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：Li(Ni<,l／3>Co<,1／3>Mn<,l／3>)<,0.9>Ti<,0.1>O<,2>的阻抗譜圖由三部分組

6、成，SEI膜阻抗、電化學(xué)阻抗和Li<'+>離子擴(kuò)散引起的Warburg阻抗。SEI膜阻抗隨著電壓的變化不大，而電化學(xué)阻抗則是隨著放電電壓的減小而增大。 采用循環(huán)伏安法對(duì)Li(Ni<,l／3>Co<,l／3>Mn<,1/3>)<,0.9>Ti<,0.1>O<,2>進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：Li(Ni<,l／3>Co<,l／3>Mn<,l／3>)<,0.9>Ti<,0.1>O<,2>的充電平臺(tái)為3.86V，放電平臺(tái)為3.72V，氧化峰和