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(shí)具備鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰三者的優(yōu)點(diǎn)：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(lǐng)域提供了光明前景。但其自身也存在著一些缺陷，仍需改進(jìn)。
　　本研究以NaOH為沉淀劑，氨水為絡(luò)合劑，采用共沉淀法制備出了層狀結(jié)構(gòu)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料，實(shí)驗(yàn)采用XRD、SEM及電化學(xué)性能測(cè)試手段對(duì)材料進(jìn)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(guò)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(yù)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(kù)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(cè)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(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料進(jìn)行包覆、摻雜改性研究。研究了不同金屬氧化物（MgO、TiO2、Al2O3）進(jìn)行包覆，對(duì)制備出LiN

4、i1/3Co1/3-1/20Mn1/3M1/20O2(M=Mg、Ti、Al)正極復(fù)合材料物理及電化學(xué)性能的影響。結(jié)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(dá)264.5mAh·g-1，效率可達(dá)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(jìn)一步研究了不同Al2O3包覆量對(duì)材料的物理及電化學(xué)性能的影響。研究表明，當(dāng)Al2O3包覆量為1/20時(shí)，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(shí)驗(yàn)運(yùn)用F-及Al3+共摻雜，對(duì)所制備正極材料LiNi1/3Co1/3-1/20Mn1/3Al1/20O2F0.05進(jìn)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-