正極材料LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2碳酸鹽共沉淀法合成及性能研究.pdf

1、近年來，層狀LiCoO2做為應用最多的商業(yè)鋰離子二次電池正極材料，雖然有合成簡單，電化學性能好的優(yōu)點，但是由于鈷酸鋰有毒性、價格昂貴和充放電容量低(只有50％理論容量)限制其的進一步使用。尋找一種新型替代正極材料的研究勢在必行。研究人員開始關注使用多種離子參雜鎳酸鋰合成多元正極材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。這一系列正極材料的電化學過程包括兩個電子遷移的Ni2+/Ni4+離子對及化合價穩(wěn)定的Mn4+離子。其電子結構不同于易產(chǎn)

2、生Jahn-Teller效應的Ni3+和Mn3+，使得LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2結構穩(wěn)定，循環(huán)效率高，充放電范圍寬，充放電容量高。由于LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2屬于多元復合氧化物，電化學性能受很多因素影響，以至于不能得到理想產(chǎn)物。目前，LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正極材料主要是采用共沉淀法制備。
　　本文在優(yōu)化 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的合成條件時既研究了不同條件對LiNi1/3Mn

3、1/3Co1/3O2電化學性能的影響，又研究條件對其物理性能的關系。論文結合晶體的生長理論分別對氨水濃度、反應溫度、攪拌速度、pH值等影響因素研究對前軀體形貌及粒度的影響，從而達到通過控制LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的微觀結構來提高其電化學性能的目的。
　　本實驗最佳工藝條件為：首先，NH3·H2O滴加鎳鉆錳硫酸鹽溶液至pH為6.8；反應過程中，電動攪拌器轉(zhuǎn)速設定在800r/min，反應溫度設為50℃，將溶液以1.5ml

4、/min速率滴入500ml三口反應瓶并使反應pH值在8.3~8.5；在8h取樣并陳化4h再過濾，每次攪拌間隔大于0.5h。正極材料最佳合成條件：在700℃預燒6h后研磨1h再在900℃焙燒12h。在3.0~4.4V0.1C由pH值分別為8.3的前驅(qū)體制備的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料首次放電比容量分別為142.94/113.82mAh·g-1。在0.1C經(jīng)5次循環(huán)容量保持率分別為95.05%；在0.2C、0.4C各10