富鋰錳正極材料表面修飾及電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通訊和新能源汽車的迅速發(fā)展，開(kāi)發(fā)高能量密度和高功率密度的二次電池正極材料，實(shí)現(xiàn)清潔能源的高效轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存，成為近年來(lái)鋰離子電池的研究熱點(diǎn)。其中富鋰錳基正極材料具有較高的比容量和工作電壓，受到越來(lái)越多的關(guān)注。但該材料存在首次不可逆容量較高、循環(huán)過(guò)程伴隨著電壓衰減、倍率性能較差等問(wèn)題，限制了它在鋰離子動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，富鋰錳基正極材料的制備和改性研究顯得特別重要。本文以Mn、Co、Ni醋酸鹽為原料，通過(guò)共沉淀法制備Li[Li0

2、.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2層狀富鋰錳正極材料，對(duì)其進(jìn)行氧化鋁表面修飾改性研究。主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用硝酸鋁為鋁源制備Al2O3修飾富鋰錳正極材料，研究了表面活性劑類型對(duì)修飾富鋰錳正極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:液相法沉積Al2O3溶液中加入十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)，有利于Al2O3納米顆粒均勻包覆在富鋰錳基正極材料表面，并增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在600mA·g-1電流密度下，該

3、復(fù)合材料的初始放電容量為186mAh·g-1;經(jīng)過(guò)500次循環(huán)后，其可逆放電比容量高于132mAh·g-1，初始容量保持率達(dá)71％。此外，電壓衰退現(xiàn)象被有效抑制，復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合電化學(xué)性能。
　　(2)采用醇鋁水解的方法制備氧化鋁，修飾改性富鋰錳基正極材料。研究結(jié)果表明，Al2O3修飾層能夠有效阻止電解液與活性物質(zhì)的接觸，提高材料的充放電循環(huán)性，并抑制電壓衰減現(xiàn)象。其中3wt.％Al2O3含量的復(fù)合材料表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學(xué)

4、性能，在600mA·g-1電流密度下初始容量為143mAh·g-1，200次循環(huán)后容量為113mAh·g-1，容量保留率為79％。
　　(3)采用硝酸鋁熱分解的方法制備Al2O3修飾富鋰錳正極材料，該方法工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法所制得Al2O3修飾富鋰錳基正極材料具有較好的電化學(xué)性能，其中3wt.％Al2O3含量的復(fù)合材料循環(huán)性能最好，在600mA·g-1電流密度下初始容量為134mAh·g-1，500次循環(huán)后容量