高容量富鋰層狀固溶體鋰離子電池正極材料的研究.pdf

1、能量密度高、體積小、重量輕、循環(huán)壽命長(zhǎng)的鋰離子二次電池在電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前鋰離子二次電池使用的主流正極材料是鈷酸鋰LiCoO2,由于其容量利用率低、成本高,且廢棄后對(duì)環(huán)境有有害的影響,因此很難被大型鋰離子電池所采用。因此,相對(duì)容量高、價(jià)格低廉的Li2MnO3-LiMO2固溶體材料引起了科研工作者的重視。但是Li2MnO3-LiMO2存在著初期比容量衰減迅速和動(dòng)力學(xué)性能較差等缺點(diǎn)。為了克服以上的缺點(diǎn),

2、提高鋰離子電池的可逆容量和循環(huán)壽命,研究者進(jìn)行了系統(tǒng)的改進(jìn)工作。本論文主要研究層狀固溶體材料Li[LixNiyMnzCo1-x-y-z]O2,通過改變其組分、表面修飾等方式來嘗試改善其電池特性。
　　 本論文中采用共沉淀法合成了復(fù)合碳酸鹽前軀體,與過量的LiOH·H2O混合后煅燒得到系列層狀固溶體材料(1-x)Li1.17Ni0.25Mn0.58O2·xLiNi0.33Mn0.33Co0.33O2(x=0,0.3,0.5,0.7

3、)。通過對(duì)系列材料首次充放電容量的對(duì)比,在Mn>0.5,0　　 選取Li[Li0.2Ni0.28Mn0.59Co0.03]O2單一組分研究表面修飾對(duì)其電化學(xué)性能的影響。采用了兩種表面修飾的手段:一種是采用共沉淀方法在前軀體的制備時(shí)合成具有核殼結(jié)構(gòu)的材料0.2 LiNi1／2Mn1／2O2·0.8 Li[Li0.2Ni0.28Mn0.59Co0.03]O2,通過Raman光譜和

4、EDS數(shù)據(jù)的分析,間接證明了LiNi0.5Mn0.5O2包覆層的存在,包覆后的材料雖然初始放電容量有所下降但是其循環(huán)性能得到了很大的提高。另一種方法是采用噴霧干燥法合成首次放電比容量超過250 mAh·g-1的層狀固溶體材料Li[Li0.2Ni0.18Mn0.59Co0.03]O2,然后用共沉淀方法在其表面修飾了不同摩爾比的LiCoPO4。使用TEM觀察到了表面修飾的島狀的LiCoPO4修飾物,粒徑大約為20nm。修飾后的材料將容量保持