綜合利用紅土鎳礦制備鋰離子電池正極材料lini0.8co0.1mn0.1o2和lifepo4的研究

1、中南大學(xué)博士學(xué)位論文綜合利用紅土鎳礦制備鋰離子電池正級材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiFePO4的研究姓名：李靈均申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：冶金物理化學(xué)指導(dǎo)教師：李新海；王志興20110603利用X R D 、砌e t 、，e l d 精修、X P S 和，n l e m l o A v a n t a g e 擬合揭示了C r 摻雜的機理：一、C r 傾向占據(jù)過渡金屬層，適量的C r 摻雜可以有效降低鋰鎳混排程度；二、C

2、 r 具有電化學(xué)活性；三、C r 在顆粒表層富集，C r 摻雜一方面可以降低表層N i 3 + 的含量，優(yōu)化表層的離子狀態(tài)，抑制電解質(zhì)對表層的侵蝕和潛在的不可逆相變；另一方面會引起M n 3 + 含量的增加，導(dǎo)致J a h n ．T e l l e r 效應(yīng)，破壞材料的結(jié)構(gòu)，因此，C r 摻雜不能過量。循環(huán)伏安測試表明，摻C r 量O ．0 1 的樣品在3 ．7 ~ 4 ．OV 電壓區(qū)間氧化峰的可逆性最好。E I S 測試發(fā)現(xiàn)，循環(huán)5

3、0 次后，摻C r 樣品反應(yīng)阻抗比純相樣品要小，說明其表層受電解質(zhì)侵蝕較小。研究了C r - M g 共摻雜對L i N i o ．8 C o o ．1 M n o ．1 0 2 的影響。結(jié)果表明，適量的C r - M g 共摻雜會產(chǎn)生一種協(xié)同效應(yīng)，綜合C r 、M g 單元素?fù)诫s的優(yōu)點，有效抑制鋰鎳混排，提高材料的電化學(xué)性能。以紅土鎳精礦為原料，經(jīng)常壓酸浸，磷酸除鐵及氟化沉淀，得到精礦凈化液。以凈化液為原料，經(jīng)快速沉淀一熱處理合成多金

4、屬共摻雜L i N i o ．7 7 5 6 C o o ．1 0 1 M n o ．1 M o ．0 2 3 4 0 2 ( M 為C r 、M g 、A l 、C a ) 。T E M 和E D S 分析表明雜質(zhì)元素M 完全進入L i N i o ．8 C o o ．1 M 【1 0 ．1 0 2 晶格，C r 在晶粒表層富集，且均勻分布。硒e 押e l d 精修發(fā)現(xiàn)所制備材料中鋰鎳混排較小，M g 占據(jù)3 a 位，C r 占據(jù)3

5、b 位。X P S 發(fā)現(xiàn)，該樣品中各離子狀態(tài)與摻C r 量為O ．0 1 樣品接近?？凼诫姵販y試結(jié)果表明，雖然該樣品的首次放電容量1 8 6 ．9 m A h ·g ～，略低于純相樣品的1 9 2 ．4m A h ·g ～，然而它表現(xiàn)出了更優(yōu)越的首次充放電效率、倍率性能和循環(huán)性能。關(guān)鍵詞紅土鎳礦，鋰離子電池，L i N i o ．8 C o o ．1 M n o ．1 0 2 ，L i F e P 0 4 ，快速沉淀