LiNi-,1-3-Co-,1-3-Mn-,1-3-O-,2-的制備和摻雜改性研究.pdf

1、目前用于鋰離子電池的正極材料仍以LiCoO<,2>為主，由于Co價(jià)逐年上漲以及LiCoO<,2>本身在安全性能方面的缺陷，科研工作者一直在尋找成本低、性能優(yōu)異的可替代產(chǎn)品。本文詳細(xì)考查了鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展，并以LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>正極材料為研究對(duì)象，對(duì)其合成、性能、摻雜改性和脫/嵌鋰動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行研究。 以NaOH+NH<,3>·H<,2>O為沉淀劑，控制pH值為10.5、氨與

2、金屬鹽濃度比為0.75：1，制得的前驅(qū)體粒徑分布窄，形貌類似球體，松裝和振實(shí)密度高。XRD和TG-DTA研究表明，前驅(qū)體在450℃下進(jìn)行熱處理，可得到LiNi<,1/3>Cov<,1/3>Mn<,1/3>)<,3>O<,4>。 研究了不同前驅(qū)體、熱處理溫度、熱處理時(shí)間和配鋰量對(duì)合成材料性能的影響。確定了最佳合成條件為：將共沉淀制得的前驅(qū)體鎳鈷錳復(fù)合氫氧化物在450℃下熱處理得到鎳鈷錳復(fù)合氧化物，再與Li<,2>CO<,3>以Li

3、/M(Ni<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>)=1/1.08的比例充分混合，混合后的物料在馬弗爐中分兩段焙燒。焙燒條件為500℃預(yù)焙燒6h，再經(jīng)950℃焙燒12h，得到層狀鋰離子電池正極材料LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>。產(chǎn)品的中粒徑和密度符合正極片的加工要求，在4.2～2.75V的首次1C放電容量為133.8 mAh·g<'-1>，循環(huán)100次后的容量保持率為96.3﹪。 動(dòng)力學(xué)性能研

4、究表明：層狀正極材料LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>的可逆性能較好；擴(kuò)散系數(shù)與放電狀態(tài)有關(guān)，放電深度越大，擴(kuò)散系數(shù)越??；LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>的阻抗譜圖由三部分組成，分別是SEI膜阻抗、電化學(xué)阻抗和Li<'+>離子擴(kuò)散引起的Warburg阻抗，SEI膜阻抗隨著電壓的變化不大，而電化學(xué)阻抗則是隨著放電電壓的減小而增大。 研究了稀土(La、Ce)和鋯(zr)摻雜對(duì)