鋰離子電池二元正極材料lini0.8co0.2o2的制備及改性研究

1、分類號密級UDC注1學(xué)位論文鋰離子電池二元正極材料LiNi0.8Co0.2O2的制備及改性研究（題名和副題名）向小春（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名劉興泉教授電子科技大學(xué)成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請專業(yè)學(xué)位級別碩士專業(yè)名稱材料科學(xué)與工程論文提交日期2012.03論文答辯日期2012.05學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員會主席評閱人2012年月日注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。摘要I摘要LiNi0.8Co0.2O2

2、是LiCoO2和LiNiO2的固溶體，具有與兩者相似的αNaFeO2層狀結(jié)構(gòu)。其具有的高比容量、高能量密度、開路電壓高、價格相對低廉、循環(huán)性能良好等特點使其備受人們的關(guān)注，并被認為是鋰離子電池正極材料LiCoO2的理想替代者。本論文從降低生產(chǎn)成本和易于產(chǎn)業(yè)化角度出發(fā)，以提高LiNi0.8Co0.2O2正極材料的放電比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和安全性為目的。分別對合成LiNi0.8Co0.2O2正極材料的前驅(qū)體制備階段和高溫?zé)Y(jié)階段的工藝條件進行

3、優(yōu)化；對合成出的LiNi0.8Co0.2O2正極材料進行表面包覆Al2O3來改善該材料的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。實驗過程中結(jié)合XRD、SEM、TG、L電池測試系統(tǒng)等多種表征和測試手段對材料的結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學(xué)性能進行了系統(tǒng)研究。(1)采用氨水絡(luò)合液相共沉淀法制備了Ni0.8Co0.2(OH)2前驅(qū)體，并系統(tǒng)考察了混合金屬離子濃度、沉淀劑濃度、pH值、反應(yīng)溫度等因素對前驅(qū)體粒度分布和顆粒形貌的影響，確定了制備前驅(qū)體的最佳工藝條件。在該條件

4、下制備出的Ni0.8Co0.2(OH)2前驅(qū)體屬于βNi0.8Co0.2(OH)2，結(jié)構(gòu)完整，無雜相，粒度分布均勻，具有類球形形貌，振實密度達到1.74gcm3。(2)根據(jù)對前驅(qū)體與鋰源的混合物進行TG分析的結(jié)果，初步確定了燒結(jié)方案：宜采用兩段燒結(jié)的方式合成正極材料，劃分出了待考察的兩段溫度區(qū)間分別為600℃～700℃和720℃～760℃。(3)結(jié)合TG的分析結(jié)果，對兩段溫度區(qū)間內(nèi)的燒結(jié)溫度、時間因素分別進行考察，并研究了燒結(jié)環(huán)境和鋰配

5、比對LiNi0.8Co0.2O2正極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。最佳燒結(jié)工藝條件下合成的LiNi0.8Co0.2O2正極材料在2.7V～4.3V的電壓范圍內(nèi)和0.2C放電倍率下，其首次放電比容量為127.80mAhg1，20次循環(huán)后容量仍高達123.30mAhg1。此外，論證了LiNi0.8Co0.2O2正極材料的結(jié)構(gòu)和性能對燒結(jié)溫度表現(xiàn)出很強的敏感性，溫度的波動會使得LiNi0.8Co0.2O2正極材料的性能產(chǎn)生差異，影響材料結(jié)構(gòu)和性