鋰離子電池用球形鎳鈷錳氧化物正極材料的合成及充放電性能研究.pdf

1、LiNi1-x-yCoxMnyO2三元材料具有高的放電比容量、較低的成本和良好的安全性等優(yōu)點，被認(rèn)為是目前最有開發(fā)前景的鋰離子電池正極材料之一，然而其循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能等電化學(xué)性能有待于進(jìn)一步提高。本論文通過球形前驅(qū)體與Li2CO3進(jìn)行固相反應(yīng)合成了球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2電極材料，并對其進(jìn)行表面包覆改性，研究了電極材料的充放電性能。主要研究結(jié)果如下:
　　1、以碳酸鹽共

2、沉淀法制備出具有良好球形形貌的Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驅(qū)體。通過與過量的Li2CO3均勻混合后經(jīng)高溫固相反應(yīng)得到球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在3.0-4.3 V電壓范圍內(nèi)0.1 C充放電時，其首次充電比容量為195.3 mAh g-1，放電比容量為173.6 mAh g-1。隨著充放電倍率的增大，電池的比容量明顯降低，其在8C時，放電比容量為90mAh g-1。另一

3、方面，材料在1C電流密度下50次長循環(huán)后，其容量保持率為88.3％。
　　2、采用鈦酸丁酯、硝酸鑭和硝酸鋰的混合酒精溶液對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2進(jìn)行表面包覆處理。經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成La0.61Li0.17TiO3表面包覆的球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料。在包覆La0.61Li0.17TiO3后，電池材料的循環(huán)性能得到明顯改善。在1C電流密度下循環(huán)50次后，1wt％La0.61Li0.17TiO3包

4、覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2電極的容量保持率為98.4％。另一方面電池材料的倍率性能也得到明顯改善。在8C大電流充放電條件下，1wt％、3wt％和5wt％La0.61Li0.17TiO3包覆的電極材料的比容量分別為108 mAh g-1、102 mAh g-1和92.8 mAh g-1。
　　3、通過磷鉬酸與LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2顆粒表面殘留的鋰原位發(fā)生反應(yīng)，形成Li2MoO4表面包覆的LiNi0.5

5、Co0.2Mn0.3O2正極材料。經(jīng)Li2MoO4包覆后，材料的電化學(xué)性能得到明顯提高。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2在3.0-4.3 V電壓范圍1C電流密度下充放電循環(huán)50次，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2電極的容量保持率為93.8％。表面包覆Li2MoO4的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2電極的容量保持率為97.0％。在8C電流密度充放電情況下，表面包覆Li2MoO4的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2電極

6、的放電比容量為109.9 mAh g-1，而在同樣條件下，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2電極的比容量只有91.7 mAh g-1。
　　4、乙醇鈮水解后形成的產(chǎn)物附著在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2顆粒表面，然后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，與顆粒表面的殘余鋰（Li2CO3或LiOH）原位發(fā)生反應(yīng)，形成LiNbO3表面包覆的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料。經(jīng)XRD分析知道，合成的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2