層狀鎳鈷錳酸鋰正極材料的合成與性能研究.pdf

1、目前，鈷酸鋰仍然是鋰離子電池的主流正極材料，但是鈷價(jià)格昂貴、有毒性，并且其性能存在缺陷，研發(fā)者一直致力于尋找其它替代材料。層狀鎳鈷錳酸鋰復(fù)合正極材料具有良好的循環(huán)性能、高比容量和高安全性及低成本等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有可能替代LiCoO2的正極材料。
　　 本文以LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2體系為基礎(chǔ)，首先研究了不同合成方法對(duì)目標(biāo)材料結(jié)構(gòu)、形貌粒徑和電化學(xué)性能的影響，篩選出共沉淀法作為層狀鎳鈷錳酸鋰的較優(yōu)合成方法。然

2、后，系統(tǒng)地對(duì)共沉淀法的合成工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化研究。具體研究了沉淀劑的種類(lèi)、沉淀劑的添加方式、共沉淀反應(yīng)的pH值、反應(yīng)物的濃度、前驅(qū)體的處理方式、鋰拘含量及過(guò)渡金屬離子的比例對(duì)目標(biāo)材料的結(jié)構(gòu)特征、粒度分布以及比表面積等物理性能和電化學(xué)性能的影響。結(jié)合激光粒度分析、XRD、TG-DTA、恒流充/放電、循環(huán)伏安等分析測(cè)試方法對(duì)目標(biāo)材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究，得出層狀鎳鈷錳酸鋰正極材料的最佳合成工藝條件為：采用NaOH(2mol/L)

3、+NH3·H2O作為絡(luò)合沉淀劑，沉淀劑添加方式為并加，控制共沉淀反應(yīng)pH值為11，混合金屬離子濃度為2mol/L，前驅(qū)體處理方式為低溫干燥+生物柴油，Li/M(M=Ni、Co、Mn)配比為1.0，過(guò)渡金屬離子Ni：Co：Mn的比例為4:2:4。
　　 最佳工藝條件下合成了具有優(yōu)良電化學(xué)性能的LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正極材料，在2.5-4.6V、0.1C倍率下首次放電比容量高達(dá)197.4mAh/g，50次循環(huán)后，放電