鋰離子電池層狀正極材料LiNi-,x-Co-,1-x-O-,2-的表面包覆改性.pdf

1、本文選擇FePO4和TiO2兩種物質(zhì)對層狀正極材料LiNixCo1-xO2進行表面包覆改性，并研究了表面化學(xué)鍍鎳處理LiNixCo1-xO2正極材料的性能。分別采用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、充放電性能測試、電化學(xué)阻抗譜和循環(huán)伏安等測試分析方法，對包覆前后材料的結(jié)構(gòu)、表面形貌及其循環(huán)穩(wěn)定性和電化學(xué)綜合性能進行了研究。實驗結(jié)果表明，表面包覆修飾是改善鋰離子電池層狀正極材料循環(huán)穩(wěn)定性能及其電化學(xué)綜合性能的一種有效方法。
　　 選用

2、共沉淀法合成了LiNixCo1-xO2層狀正極材料，研究表明其具有與LiCoO2相同的α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)，并且發(fā)現(xiàn)在摻雜Ni后材料LiNixCo1-xO2的電化學(xué)阻抗有所減小，使得其放電比容量顯著增大，同時材料的循環(huán)性能也得到了提高。當(dāng)取x=0.3時，所得產(chǎn)物L(fēng)iNi0.3Co0.7O2的綜合性能較佳，其首次放電比容量為131.531mAh·g-1，經(jīng)過30次循環(huán)后放電比容量變?yōu)?05.058mAh·g-1，容量保持率為79.8

3、7％。
　　 用沉淀法在層狀的LiNi0.3Co0.7O2材料表面包覆一層FePO4，其表面包覆層均勻致密，包覆后未改變LiNi0.3Co0.7O2的α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)。由于包覆層增大了電化學(xué)反應(yīng)阻抗，使材料的放電比容量比未包覆前有所降低，但包覆有效的改善了材料的循環(huán)性能，提高了其容量保持率。當(dāng)FePO4包覆量比例為1.0％時，其綜合性能較好，首次放電比容量為127.925mAh·g-1，經(jīng)過30次循環(huán)后容量保持率為90

4、.52％，與未包覆前相比，循環(huán)性能得到顯著提高。
　　 以鈦酸四丁酯為原料合成了TiO2包覆LiNi0.3Co0.7O2的正極材料，結(jié)果表明，包覆后未改變LiNi0.3Co0.7O2的α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)，且材料的表面包覆層均勻致密，顆粒粒徑大小均一。由于TiO2包覆層在某種程度上阻礙了鋰離子和電子在界面層間的轉(zhuǎn)移，增大了電化學(xué)反應(yīng)阻抗，使得包覆后材料的放電比容量有所降低，但包覆有效的改善了材料的循環(huán)性能，提高了其容量保持

5、率。當(dāng)TiO2包覆比例為1.5％時，首次放電比容量為122.387mAh·g-1，經(jīng)過30次循環(huán)后容量保持率達到91.03％，其綜合性能較好。
　　 此外，采用表面化學(xué)鍍鎳處理LiNi0.3Co0.7O2正極材料，通過實驗研究發(fā)現(xiàn)表面Ni層的存在有效地抑制了正極材料與電解液的相互作用，減少了材料表面層狀結(jié)構(gòu)的破壞。化學(xué)鍍鎳后其首次放電比容量為125.516mAh·g-1，經(jīng)過30次循環(huán)后放電比容量為114.659mAh·g-1，