儲鋰材料LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2和Tio2的制備及性能研究.pdf

1、LiCoO2由于較低的不可逆容量和良好的循環(huán)性能被廣泛的用在商業(yè)化的電池中。但由于LiCoO2價(jià)格昂貴和有限的容量促使研究者們致力于尋找替代材料。
　　 層狀的LiNiO2，尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4和橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4都已經(jīng)成功的被合成出來用于鋰離子電池。但是層狀的LiNiO2合成工藝較苛刻，且在循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定；尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4在循環(huán)過程中會由姜泰勒效應(yīng)而引起容量衰減迅速。橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4熱

2、穩(wěn)定性較好，但是大倍率性能不夠理想。最近，許多研究者致力于研究高容量，循環(huán)性能和安全性能都優(yōu)良的層狀化合物L(fēng)i-Ni-Co-Mn-O。
　　 本論文用碳酸鹽共沉淀法和溶膠凝膠法制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，對工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，對碳酸鹽共沉淀法和溶膠凝膠法做了簡單的比較，并對LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2表面進(jìn)行了包覆氧化物Al2O3的改性研究。
　　 碳酸鹽共沉淀法制備LiNi1/3Co1/3Mn

3、1/3O2的研究中，ICP的測試結(jié)果得出最適宜的共沉淀pH值為8左右，得到的前驅(qū)體元素分布均勻。通過電化學(xué)性能測試得出在pH值為8，900℃煅燒12h淬冷得到的產(chǎn)品電化學(xué)性能最好。900℃煅燒的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料在電壓為2.5-4.5V，0.1C時(shí)首次充放電容量高達(dá)216/198mAh·g-1，30圈后還有容量為168mAh·g-1。對LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2表面進(jìn)行包覆了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75％的Al

4、2O3的樣品在電壓為2.5-4.5V，0.1C倍率下，30圈循環(huán)后容量保持率為98.6％。表面包覆了Al2O3后LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料倍率性能有所改善，推測可能是減少了電解液在正極材料表面的分解。
　　 溶膠-凝膠法和碳酸鹽共沉淀法制備的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2均為六方α-NaFeO2型層狀巖鹽結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)明顯，且沒有出現(xiàn)明顯的陽離子混排現(xiàn)象。碳酸鹽共沉淀法制備的LiCo1/3Ni1/3Mn1

5、/3O2粒徑尺寸是微米級的，而溶膠-凝膠法制備的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2粒徑尺寸是納米級的。碳酸鹽共沉淀法制備的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2電化學(xué)性能高于溶膠-凝膠法制備的樣品，但循環(huán)穩(wěn)定性稍遜。
　　 TiO2/C復(fù)合材料是一種新型的很有前景的電極材料，本文以預(yù)制二氧化鈦納米粒子和低聚苯酚/甲醛樹脂作為無機(jī)和有機(jī)前驅(qū)體，以三嵌段共聚物F127為模板，通過三元溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)獲得酚醛樹脂/二