CTAB輔助水熱法合成LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2鋰電池正極材料.pdf

1、自從鋰離子電池1990年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化以來，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，人們對鋰離子電池性能要求的也越來越高，LiCoO2作正極材料的鋰電池已經(jīng)不能滿足用戶的需要。因此，開發(fā)出新型的鋰電池正極材料成為大幅度提高鋰離子電池性能的突破點(diǎn)。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2綜合了 LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2三種正極材料的優(yōu)點(diǎn)，由于三種過渡金屬的協(xié)同效應(yīng)，其綜合性能優(yōu)于其中任何一種一元正極材料。
　　本文參考了共沉淀法

2、的反應(yīng)原理，采用水熱法與固相反應(yīng)法相結(jié)合的制備工藝合成鋰離子電池復(fù)合正極材料 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，并研究了制備過程中水熱反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、CTAB（Hexade cyltrimethyl ammonium Bromide十六烷基三甲基溴化銨）濃度對產(chǎn)物的影響。利用 XRD、SEM、EDS對產(chǎn)物物相和形貌進(jìn)行了分析表征，并利用電池測試系統(tǒng)對材料的電化學(xué)性能進(jìn)行測試，通過對比試驗(yàn)得到了CTAB輔助水熱法制備LiNi1/

3、3Co1/3Mn1/3O2材料的最佳工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下：
　　(1)根據(jù)理論探討和實(shí)驗(yàn)證明方法結(jié)合證實(shí)，傳統(tǒng)共沉淀法中常用的氨水絡(luò)合劑本實(shí)驗(yàn)條件下并不能起到調(diào)節(jié)晶體成核和生長的作用。首先通過對氨水絡(luò)合機(jī)理的研究，表明在本實(shí)驗(yàn)中并不需要氨水作絡(luò)合劑，然后通過實(shí)驗(yàn)證明CTAB在該合成實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出比氨水更好的效果。
　　(2)對晶體成核和生長影響最大的是水熱反應(yīng)溫度、時(shí)間與所添加表面活性劑的濃度，文中通過實(shí)驗(yàn)得到材料的最佳

4、合成參數(shù)。水熱反應(yīng)溫度對晶體的生長過程起到非常重要的作用，當(dāng)水熱反應(yīng)溫度過低時(shí)，材料粒子的生長過程受到抑制， LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2不能形成完整的層狀晶體結(jié)構(gòu)；隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，晶體的結(jié)晶性不斷增強(qiáng)。而當(dāng)水熱溫度過高或者反應(yīng)時(shí)間過長時(shí)，晶體生長說道促進(jìn)，又容易出現(xiàn)團(tuán)聚，影響材料的形貌和結(jié)晶性。根據(jù)對比實(shí)驗(yàn)得知，水熱反應(yīng)最佳反應(yīng)溫度為170℃，反應(yīng)時(shí)間為12 h，在此反應(yīng)條件下，晶體的生長速率與晶體成核速率相匹配，有利于