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

1、隨著便攜式電子設備的發(fā)展和信息化技術的需求，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)異的電化學性能、安全性能和低廉的成本而成為近年來的研究熱點。本文采用氫氧化物共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驅體，然后分段高溫燒結制備了正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。通過X射線衍射(XRD)、

2、掃描電子顯微鏡(SEM)、電化學測試手段、熱重分析以及材料振實密度測試的表征，研究了前驅體制備工藝參數(shù)以及高溫燒結條件對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結晶過程中所起的作用。
　　研究了前驅體制備過程中pH值、配位體濃度、進料速度等條件對產(chǎn)物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結構及性能的影響。結果表明：當pH值為12.0，氨水濃度0.5

3、mol/L，進料速度4mL/min時，所得到的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料具有最好的陽離子二維有序度以及最優(yōu)異的電化學性能，電流密度20mA/g時在2.8～4.4V之間充放電，首次放電比容量達到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前驅體的產(chǎn)生，在共沉淀體系中加入氟離子輔助配位體單獨對Mn2+進行絡合。對添加了氟

4、離子后制備的材料進行了表征，結果表明：當F-濃度從0增大到0.15mol/L時，前驅體的膠體狀態(tài)逐漸被破壞而轉變成結晶狀沉淀，但這種結晶狀沉淀是由片狀的一次晶體團聚成的球狀二次晶粒，團聚得很不緊密，中間存在很多空隙，導致材料振實密度較低。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測試確定了分段燒結的熱處理工藝制度，并研究了燒結溫度以及Li/M比(M=Ni1/3Co1/3Mn1