Co-Ni-Mn鋰離子電池正極材料的制備及包覆、摻雜改性研究.pdf

1、Co-Ni-Mn三元正極材料同時具備鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰三者的優(yōu)點：循環(huán)性穩(wěn)定、安全性高、容量大。它的出現(xiàn)給鋰離子二次電池的發(fā)展領域提供了光明前景。但其自身也存在著一些缺陷，仍需改進。
　　本研究以NaOH為沉淀劑，氨水為絡合劑，采用共沉淀法制備出了層狀結構LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料，實驗采用XRD、SEM及電化學性能測試手段對材料進行了綜合分析研究，優(yōu)化出了制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料

2、的較優(yōu)工藝過程：在pH值為11條件下，共沉淀制備正極材料前驅(qū)體；前驅(qū)體以Li/M為1.05:1摻入氫氧化鋰，500℃預燒5h，850℃煅燒10h。在電壓2.0~4.8V，0.1C倍率下，材料的首次放電比容量為220.3mAh·g-1，20次循環(huán)后，放電比容量為197.4mAh·g-1。在0.2C、0.5C、1C倍率下的首次放電比容量分別為：182.6mAh·g-1、118.5mAh·g-1、104.9mAh·g-1，庫倫效率分別為：98

3、.89％、97.25%、98.98%。20次循環(huán)后，不同倍率下材料的循環(huán)性能較好。材料在0.2C、0.5C、1C倍率下20次循環(huán)測試后，放電比容量分別為169.1mAh·g-1、104.9mAh·g-1、89.59mAh·g-1，充放電比容效率分別為94.71%、91.53%、87.26%。對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料進行包覆、摻雜改性研究。研究了不同金屬氧化物（MgO、TiO2、Al2O3）進行包覆，對制備出LiN

4、i1/3Co1/3-1/20Mn1/3M1/20O2(M=Mg、Ti、Al)正極復合材料物理及電化學性能的影響。結果表明包覆 Al2O3制備正極材料性能最好，其在0.1C下首次放電比容量可達264.5mAh·g-1，效率可達95.69%，1C倍率下，20次循環(huán)后Al2O3包覆材料的容量保持率最高，為92.5%。進一步研究了不同Al2O3包覆量對材料的物理及電化學性能的影響。研究表明，當Al2O3包覆量為1/20時，材料的性能尤為顯著，0

5、.1C倍率下材料首次放電比容量為264.5mAh·g-1，20次充放電循環(huán)后的放電量為246.0mAh·g-1，容量保持率為93.01%。實驗運用F-及Al3+共摻雜，對所制備正極材料LiNi1/3Co1/3-1/20Mn1/3Al1/20O2F0.05進行了研究。在電壓范圍2.0~4.8V，充放電倍率0.1C條件下，其首次充放電比容量分別為222.6mAh·g-1、213.4mAh·g-1，20次循環(huán)后其放電量為193.4mAh·g-