鎳鈷錳酸鋰正極材料的表面包覆改性研究.pdf

1、三元層狀的鋰離子電池正極材料LiNixCoyMn1-x-yO2是LiNiO2/LiCoO2/LiMnO2的三相固溶體。由于具有明顯的三元協(xié)同效率，其性能明顯優(yōu)于單一的正極材料。但LiNixCoyMn1-x-yO2的高倍率性能不夠理想，尤其在高的充放電截止電壓下，容量循環(huán)保持率急劇惡化制約了其在高性能電池領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。表面包覆改性是針對其容量循環(huán)保持率改善的有效途徑之一，受到該領(lǐng)域研究工作者的廣泛關(guān)注。
　　本文以商品化523系

2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元正極材料(LNCMO)為對象，采用濕化學(xué)法在其表面包覆改性。選擇了同質(zhì)包覆介質(zhì)LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4和氧化物異質(zhì)包覆介質(zhì)TiO2、Al2O3、SnO2和YPO4。本研究條件下得到了具有單相結(jié)構(gòu)、性能良好的LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4和TiO2、Al2O3、SnO2、YPO4等材料的合成路線和工藝參數(shù)。在此基礎(chǔ)上按不同包覆比例對LNCMO材料進行包覆處理，采用XR

3、D、SEM、TEM和藍(lán)電測試系統(tǒng)對其物相組成、微觀形貌、電池充放電性能等進行分析表征，對比討論和研究了不同包覆成分、包覆比例對合成的商品化的LNCMO梯度包覆材料結(jié)構(gòu)、微觀形貌和充放電循環(huán)性能的影響作用規(guī)律。研究結(jié)果表明：
　　1)采用濕化學(xué)法制備出電化學(xué)性能良好的單相LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4正極材料；以此作為包覆材料對LNCMO三元正極材料表面包覆處理，其中LiCoO2包覆能夠顯著改善三元正極材料的循環(huán)充放電容

4、量和容量保持率。0.5wt.％LiCoO2包覆改性可以使LNCMO三元正極材料的首次放電比容量從146.2mAh/g提高到160.6mAh/g，約提高1O％，1C充放電循環(huán)50次以后，三元正極材料的容量保持率從46.%提高到73.0%。
　　2)濕化學(xué)法制備的TiO2、Al2O3、SnO2和YPO4氧化物包覆介質(zhì)材料，對LNCMO三元正極材料表面包覆處理，能夠不同程度改善三元正極材料的循環(huán)充放電容量及其容量保持率。其中0.1wt.