鋰離子電池正極材料LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2的制備及其性能表征.pdf

1、日本Sony公司1990年研制出鋰離子電池并在1991年實現(xiàn)市場化。其商業(yè)化進(jìn)度在隨后的10余年中取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，作為新能源電池，鋰離子電池因為其卓越的性價比，人們十分看好它的應(yīng)用前景。
　　鋰離子電池正極材料中，LiCoO2中鈷資源短缺，價格昂貴，毒性大，容易對環(huán)境造成污染。LiNiO2的穩(wěn)定性差，制備困難，需在氧氣氣氛下合成。錳系正極材料因資源豐富，價格低廉，無毒性，受到關(guān)注，其中層狀LiMnO2是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，

2、容量雖高，但充放電循環(huán)過程中層狀結(jié)構(gòu)向尖晶石結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，將導(dǎo)致循環(huán)性能降低，電化學(xué)性能不穩(wěn)定。LiMn2O4在循環(huán)過程中容易發(fā)生Jahn-Teller效應(yīng)，Mn的溶解，以及電解液的高壓分解，導(dǎo)致電池容量衰減。LiFePO4可稱為零污染正極材料，具有價格便宜、能量密度高、對環(huán)境無害和高安全性方面的特點，近年來，該材料受到廣泛研究和使用，但該材料電阻率大，并且振實密度小，使其用作動力電池受到限制。三元層狀材料集中了LiCoO2，LiNiO2

3、，LiMnO2三種鋰離子電池正極材料的優(yōu)點，它們在結(jié)構(gòu)和性能上有很強的互補性，有放電比容量高、循環(huán)性能優(yōu)越、成本低廉、安全性能好等特點，被認(rèn)為是目前最具有廣闊應(yīng)用前景的正極材料之一。
　　本文以碳酸鋰，氧化鎳，四氧化三鈷，二氧化錳為原料，采用高溫機械力化學(xué)法制備鋰離子電池正極材料，研究混料方式、球磨溫度、球磨時間、Li與(Ni+Co+Mn)摩爾比，球料比對產(chǎn)物的物化性能以及電化學(xué)性能的影響。用X射線衍射、掃描電子顯微鏡對材料的結(jié)構(gòu)

4、、表面形貌進(jìn)行表征，用恒電流充放電儀和電化學(xué)工作站對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行表征。實驗結(jié)果表明，Li與(Ni+Co+Mn)摩爾比為1.05∶1，球料比為10∶1，720～750℃球磨15h能得到顆粒細(xì)小、分散均勻且結(jié)構(gòu)單一的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉體材料。將材料組裝成電池，在0.1C恒電流下，首次放電容量為137.5mAh/g，充放電循環(huán)20次后，其容量保持在132.9mAh/g，容