Li-,x-Ni-,1-3-Co-,1-3-Mn-,1-3-O-,2-正極材料的合成及其摻雜改性研究.pdf

1、本文采用固相反應法和草酸鹽共沉淀法制備出了LixCO1/3Mn1/3Ni1/3O2正極材料，并對其進行了摻雜改性研究，探討了制備工藝條件以及摻雜改性對材料結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能的影響。以固相反應法為基礎(chǔ)，過渡金屬氧化物為原料，在不同的煅燒溫度下制備了LixCo1/3Mn1/3Ni1/3O2正極材料。結(jié)果表明900℃保溫12h制備的樣品其晶體結(jié)構(gòu)較完美，顆粒大小均勻，在2.8～4.6V電壓范圍內(nèi)，以0.1C倍率充放電時，首次充放電比容量分

2、別為166.8和141.1mAh/g，循環(huán)性能比較穩(wěn)定。在草酸鹽共沉淀法中優(yōu)化了共沉淀工藝條件，探討了pH值和反應溫度對沉淀率的影響機理，研究了煅燒溫度和保溫時間對LixCo1/3Mn1/3Ni1/3O2正極材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能的影響，并對比了電池在不同電壓范圍內(nèi)和倍率下的電化學性能。通過優(yōu)化，得到最佳共沉淀工藝參數(shù)為pH=8.0，反應溫度60℃，此時NiZ+、Co2+、Mn2+的沉淀率分別為95.9％、96.1％和96.3％。

3、結(jié)果表明，900℃保溫15h制備的樣品具有理想的α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)，顆粒為大小均勻的球形。在2.8～4.3V電壓范圍內(nèi)，1.0C的放電倍率下，首次放電比容量為128.8mAh/g，10次循環(huán)后的放電比容量為117.1mAh/g。在2.8～4.4V的電壓范同內(nèi)，以0.1C的倍率進行充放電，首次充放電比容量分別為194.8和156.8mAh/g，10次循環(huán)后的容量保持率為92.9％。在2.8～4.6V范圍內(nèi)，首次充放電比容量分別為2

4、00.3和135.7mAh/g(0.1C)，循環(huán)性能變差，循環(huán)10次后容量保持率為88.1％。因而合適的充放電電壓范圍為2.8～4.4V。 本文對LixCo1/3Mn1/3Ni1/3O2進行了摻雜改性研究，探討了Fe的摻雜對其結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能的影響。結(jié)果表明，F(xiàn)e的摻雜有利于LixCo1/3Mn1/3Ni1/3O2的晶粒發(fā)育長大，隨Fe摻雜量的增加，顆粒形狀由球形逐漸向非球形轉(zhuǎn)變，比表面積減小，由5.355m2/g(不含F(xiàn)