長壽命正極材料LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2的合成及電化學性能研究.pdf

1、本文通過共沉淀法制得前驅(qū)體Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2，并結(jié)合高溫分解（加入燒結(jié)助劑）得到復合金屬氧化物Ni1/3Co1/3Mn1/3O，以此為原料進一步合成正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，通過優(yōu)化合成工藝以及燒結(jié)制度，得到循環(huán)性能穩(wěn)定的正極材料，以此為基礎(chǔ)，通過摻雜Cr元素以及包覆Al2O3對材料進行了改性研究，并采用X-射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、電化學阻抗（EIS）等測

2、試方法對樣品進行表征。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2合成過程中，討論了前驅(qū)體合成體系pH、金屬氧化物合成溫度及其燒結(jié)助劑、正極材料燒結(jié)溫度及保溫時間對正極材料結(jié)構(gòu)、表面形貌、電化學性能的影響，確定了正極材料合成最佳工藝條件。前驅(qū)體體系pH值為11.0，氫氧化物前驅(qū)體中加人0.5 wt%的LiF燒結(jié)助劑，800℃的燒結(jié)溫度下保溫6 h，混入鋰源后，950℃的燒結(jié)溫度下保溫15 h，得到的

3、正極材料層狀結(jié)構(gòu)良好、陽離子混排程度低、顆粒表面光滑、結(jié)晶度較好、粒徑分布均勻，在2.75～4.2 V下電壓范圍內(nèi)進行1C充放電1000次，容量保持率為82.14%，其4.35V的截止電壓下，1C電流1000次循環(huán)后容量保持率僅為43.6%，材料高壓性能仍需改進。⑵采用不同摻雜比例及不同的摻雜方式制備LiNi1/3Co1/3-xMn1/3CrxO2。結(jié)果表明，在內(nèi)摻法摻雜量x=0.01時，材料層狀結(jié)構(gòu)良好，陽離子混排程度較低，表面形貌清

4、晰，球形度較好，分散良好；在2.75～4.2 V之間充以1C電流進行充放電循環(huán)500次后容量放電比容量為109.9 mAh/g，容量保持率為87%；在絕熱環(huán)境下，以0.5 C電流進行充放電，電池整體溫度升高7.34℃，相比于未摻雜電池升高7.78℃，電池的安全性進一步提高。⑶采用不同的包覆比例的Al2O3包覆正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。結(jié)果表明，在包覆量為1 wt%時，材料層狀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，陽離子混排程度降低，0.5