鋰離子電池二元正極材料的合成與性能研究.pdf

1、鋰離子電池二元正極材料由于結(jié)合了其他正極材料的優(yōu)點，從而得到了廣泛的研究。該論文選用摻雜Ni改性LiCoO2和LiMn2O4的方法，制備二元正極材料來提高材料的比容量及循環(huán)性能等，運用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、恒電流充放電、循環(huán)伏安及電化學(xué)阻抗等分析測試手段，討論了實驗條件，如：Ni的摻雜比例、初始反應(yīng)物L(fēng)i源的選擇、反應(yīng)燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度、預(yù)燒結(jié)時間、以及制備方法等，對材料結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的影響。

2、　　 分別選用Li2CO3、CH3COOLi·2H2O、LiOH·H2O、LiCl作鋰源，通過高溫固相法和溶膠凝膠法合成了尖晶石型LiMn2O4正極材料。實驗結(jié)果表明，實驗方法選擇溶膠凝膠法，以CH3COOLi·2H2O為鋰源，制得的LiMn2O4的尖晶石結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，首次放電的質(zhì)量比容量可達118mAh·g-1；而實驗方法選擇固相法時，以Li2CO3為鋰源，制得的LiMn2O4的尖晶石結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，首次放電質(zhì)量比容量可達119mAh·g

3、-1；LiOH·H2O受制備方法的影響最小，用LiCl制備的樣品的晶粒尺寸最大，其電化學(xué)性能最差，最不適合作為本實驗兩種方法的鋰源。
　　 實驗制得的LiNixMn2-x04(x=0，0.01，0.05，0.1，0.2)二元正極材料，均為單一的晶體結(jié)構(gòu)，顆粒的尺寸均一，分散性良好，容量保持率隨著x值的增大而增大，說明Ni的摻入提高了材料的循環(huán)性能。在制備的系列樣品中，LiNi0.05Mn1.95O4樣品具有最好的尖晶石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

4、，表現(xiàn)出最好的循環(huán)性能，容量保持率最高，因此以LiNi0.05Mn1.95O4作為研究對象討論實驗條件對其性能的影響。結(jié)果表明：實驗條件選擇固相法在氧氣氣氛下800℃燒結(jié)12h制備的正極材料尖晶石結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、晶體中無雜質(zhì)相生成，晶粒的尺寸更均一，顆粒分散性更好，首次放電質(zhì)量比容量更高，并表現(xiàn)出最好的循環(huán)性能。
　　 實驗制得的LiNixCo1-xO2(x=0，0.05，0.1，0.2)二元正極材料，各樣品晶格內(nèi)均沒有出現(xiàn)陽離子混

5、排現(xiàn)象，除LiNi0.2Co0.8O2樣品中出現(xiàn)了雜質(zhì)相LiNiO2外，其他各樣品均為單一的晶體結(jié)構(gòu)，材料的首次放電比容量隨著x值的增大而增大，說明Ni的摻雜提高了樣品的容量。雜質(zhì)相LiNiO2的出現(xiàn)使Li+在晶格內(nèi)的嵌入和脫出受到影響，導(dǎo)致循環(huán)能力下降，容量保持率在x＝0.05時達到最大，因此以LiNi0.05Co0.95O2作為研究對象討論實驗條件對其性能的影響。結(jié)果表明：實驗條件選擇固相法在氧氣氣氛下700℃-800℃之間燒結(jié)12