層狀LiNi-,1-3-Co-,1-3-Mn-,1-3-O-,2-鋰離子電池正極材料的制備及其表征.pdf

1、層狀Li（Ni（1-x）/2CoxMn（1-x）/2）O2材料被認為是最有可能替代LiCoO2的正極材料。本論文以x=1/3的層狀LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2為研究目標，采用溶膠凝膠法和濕法球磨兩種工藝合成了性能優(yōu)良的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2電極材料；運用XRD、SEM、恒電流充/放電等技術(shù)對該材料的組織結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進行了系統(tǒng)研究。 采用溶膠凝膠法制備了單一、均勻的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O

2、2固溶體材料。該材料晶體結(jié)構(gòu)層狀特征好，充放電容量較高，循環(huán)性能優(yōu)良。用檸檬酸作為螯合劑，通過不同檸檬酸量制備樣品的結(jié)構(gòu)與性能比較研究表明，檸檬酸與金屬離子比為0.8時，合成材料性能較優(yōu)。不同燒結(jié)工藝制得的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2固溶體材料的結(jié)構(gòu)與性能研究表明：隨燒結(jié)溫度提高，時間延長，所得產(chǎn)物的結(jié)晶越完整，層狀結(jié)構(gòu)越明顯，同時晶粒長大。950℃燒結(jié)8h熱處理工藝合成LiN11/3Co1/3Mn1/3O2材料的電化學(xué)性能最

3、好，在2.75-4.3V之間以0.1C充放電，首次充放電比容量為191.3/163.8 mAh·g-1，效率為85.6％，循環(huán)性能良好。不同鋰源合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能表明，以氫氧化鋰作為鋰源，同時加入氨水合成的材料，電化學(xué)容量較高，循環(huán)性能穩(wěn)定，但是振實密度較低。 以檸檬酸為分散劑和燃料，六水合硝酸鹽、電解二氧化錳為原料，采用球磨活化獲得混合均勻、反應(yīng)活性高的前驅(qū)體，高溫合成工藝制

4、備了鋰離子二次電池用的具有層狀結(jié)構(gòu)的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料。該材料為單相的層狀嵌鋰氧化物，具有α-NaFeO2結(jié)構(gòu)，屬六方晶系，空間群為R3m；材料為團聚態(tài)顆粒，一次粒子細小，呈多邊形，尺寸約200-300nm，結(jié)晶化程度高。通過計算反應(yīng)方程的化學(xué)計量系數(shù)φc，初步確定檸檬酸與金屬離子比值范圍；對不同檸檬酸與金屬離子比值下合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料進行比較研究，確定比值為0.7時，合成材料

5、性能較好。對前驅(qū)體的預(yù)燒處理工藝進行研究，確定了低溫分步燒結(jié)的工藝。參考溶膠凝膠法合成工藝的熱處理優(yōu)化參數(shù)，采用950℃燒結(jié)10h高溫?zé)崽幚砉に嚭铣傻腖iNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料，在2.75-4.3V電壓區(qū)間，以0.1C恒電流充放電，首次充/放電容量為184.3/156.7 mAh·g-1，充/放電效率為85.0％。0.5C倍率下充放電，材料首次放電容量為151.3mAh·g-1，經(jīng)過30次循環(huán)后容量保持在150.8m