鋰離子電池正極材料LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2的合成及性能研究.pdf

1、隨著便攜式電子設(shè)備的發(fā)展和信息化技術(shù)的需求，LiCoO2正極材料的容量己經(jīng)漸漸不能滿足需要，因此迫切需要研究新型的鋰離子電池正極材料。與LiCoO2相比，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料因其優(yōu)異的電化學(xué)性能、安全性能和低廉的成本而成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。本文采用氫氧化物共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驅(qū)體，然后分段高溫?zé)Y(jié)制備了正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。通過X射線衍射(XRD)、

2、掃描電子顯微鏡(SEM)、電化學(xué)測(cè)試手段、熱重分析以及材料振實(shí)密度測(cè)試的表征，研究了前驅(qū)體制備工藝參數(shù)以及高溫?zé)Y(jié)條件對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料性能的影響，并研究了添加氟離子輔助配位體在Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2結(jié)晶過程中所起的作用。
　　研究了前驅(qū)體制備過程中pH值、配位體濃度、進(jìn)料速度等條件對(duì)產(chǎn)物L(fēng)iNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)pH值為12.0，氨水濃度0.5

3、mol/L，進(jìn)料速度4mL/min時(shí)，所得到的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料具有最好的陽(yáng)離子二維有序度以及最優(yōu)異的電化學(xué)性能，電流密度20mA/g時(shí)在2.8～4.4V之間充放電，首次放電比容量達(dá)到181mAh/g，40次循環(huán)后容量保持率為95.6％。
　　為了降低溶液中游離Mn2+的濃度，抑制膠體狀Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驅(qū)體的產(chǎn)生，在共沉淀體系中加入氟離子輔助配位體單獨(dú)對(duì)Mn2+進(jìn)行絡(luò)合。對(duì)添加了氟

4、離子后制備的材料進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：當(dāng)F-濃度從0增大到0.15mol/L時(shí)，前驅(qū)體的膠體狀態(tài)逐漸被破壞而轉(zhuǎn)變成結(jié)晶狀沉淀，但這種結(jié)晶狀沉淀是由片狀的一次晶體團(tuán)聚成的球狀二次晶粒，團(tuán)聚得很不緊密，中間存在很多空隙，導(dǎo)致材料振實(shí)密度較低。加入F-后LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的循環(huán)性能得到一定提高。
　　通過TG/DTA測(cè)試確定了分段燒結(jié)的熱處理工藝制度，并研究了燒結(jié)溫度以及Li/M比(M=Ni1/3Co1/3Mn1