高電壓鋰離子電池材料LiNixMn2-xO4制備及其性能研究.pdf

1、為了滿足當(dāng)今社會(huì)新能源汽車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)對(duì)儲(chǔ)能鋰電、動(dòng)力鋰電的需求，研發(fā)新型正極材料是當(dāng)務(wù)之急。尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料 LiNi0.5Mn1.5O4因具備理論容量高、能量密度大、放電平臺(tái)高（~4.7V）、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。但該材料的倍率性能差，循環(huán)性能不佳的缺點(diǎn)，制約材料進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。為了改善材料倍率和循環(huán)性能，本文采用氫氧化物共沉淀法合成LiNi0.5Co4xMn1.5-3xO4材料和梯度材料，并著重研究退火技術(shù)、Co摻

2、雜量以及梯度濃度對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響。
　　在 M2+-NH3·H2O-NaOH體系條件下，采用共沉淀法成功合成分散性好、致密度高的球形高電壓鋰離子電池正極材料LiNi0.5Mn1.5O4材料。該材料以NH3·H2O為絡(luò)合劑，NaOH為沉淀劑，避免了草酸鹽和碳酸鹽作為沉淀劑合成的LiNi0.5Mn1.5O4材料振實(shí)密度低的缺點(diǎn)。通過(guò)退火的技術(shù)，消除 LixNi1?xO雜相。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在600℃條件下，退火20h

3、，雜相(LixNi1?xO)基本消失。合成的材料屬于Fd3m空間點(diǎn)陣群，粒徑大約在6μm左右，電化學(xué)性能優(yōu)異。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，在0.1C、0.5C和1C倍率條件下，材料的首次放電容量分別為130.2mAh/g、126.8mAh/g和113.5mAh/g，100次循環(huán)后容量保持率為92.9％、89.2%和80.0%。
　　為了進(jìn)一步提高 LiNi0.5Mn1.5O4材料的循環(huán)性能，采用氫氧化物共沉淀法及退火技術(shù)成功合成具有八面體

4、結(jié)構(gòu)的尖晶石類(lèi)球形 LiNi0.5Co4xMn1.5-3xO4(x=0.02、0.03)摻雜材料。與純LiNi0.5Mn1.5O4材料相比，摻雜材料具有結(jié)晶度更高、循環(huán)性能更好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)x=0.02時(shí)，摻雜材料的一次顆粒邊界清晰，晶型最好，其平均粒徑在3~5μm左右。在1C倍率條件下，材料 LiNi0.5Co0.08Mn1.44O4的首次放電容量為115.5mAh/g，100次循環(huán)后容量保持率為92.1%。
　　為了降低L