鋰離子電池正極三元材料產業(yè)化工藝研究.pdf

1、鋰離子電池是人類應對能源危機最重要的手段之一，正極材料作為鋰電池重要的組成部分，其性能好壞直接影響電池的各項性能。開發(fā)高性能、低成本的新型正極材料一直是鋰離子電池的研究方向。作為鋰離子電池正極材料，層狀三元鎳鈷錳酸鋰具有比容量高、循環(huán)性能好，成本低、安全性好等優(yōu)點，被認為是最具開發(fā)應用前景、實現替代 LiCoO2電極材料的新型正極材料之一，目前該材料已經逐步走向市場，應用領域不斷擴大，尤其是在電動汽車（EV）和混合電動汽車領域（HEV）

2、，也具有相當大的發(fā)展空間。
　　本文采用共沉淀法作為層狀鎳鈷錳酸鋰的合成方法，通過液相共沉淀方法制備前驅體Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2，通過高溫固相反應制備三元正極材料LiNil/3Co1/3Mnl/3O2。以LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正極材料為研究對象，系統(tǒng)研究了不同合成工藝對目標材料物化性能及電性能的影響，主要通過X射線衍射(XRD)分析、掃描電子顯微鏡(SEM)分析、熱重差熱(TG-DTA)分析、恒電

3、流充放電測試等方法分別對產品形貌、晶體結構和電化學性能進行表征和測試。
　　在采用液相共沉淀方法制備Nil/3Co1/3Mnl/3(OH)2前驅體過程中，本論文著重研究了pH值、金屬離子濃度、沉淀劑濃度、絡合劑濃度對前驅體的影響。實驗結論證明，將反應溶液的pH值控制在10.5左右，金屬離子濃度2mol·L-1，沉淀劑濃度為4mol·L-1，絡合劑濃度為3mol·L-1，此時的Nil/3Co1/3Mnl/3(OH)2前驅體顆粒粒徑整

4、體分布窄，形貌類似球體。
　　在采用高溫固相法制備LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正極材料過程中，本論文著重研究了固相反應溫度、固相反應時間，以及不同Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比對產物的影響。實驗結論證明，Li/M(Ni+Co+Mn)=1.05/1，高溫燒結900℃恒溫12h，得到三元層狀正極材料LiNil/3Co1/3Mnl/3O2。充放電電壓區(qū)間為4.3~2.75V，倍率為0.2C，首次放電比容量為154.50mA