多元鋰離子電池正極材料的制備及其表面改性研究.pdf

1、層狀α-NaFeO2結(jié)構(gòu)的LiNi0.5Mn0.5O2和 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于兼具 LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2三者的優(yōu)點,成本低、比容量高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并且安全性更高,被認為是最具應(yīng)用前景的新型材料,成為近年來研究的熱點。當然這類材料也存在著一定的缺陷,比如:由于陽離子混排導致差的電化學性能,正極材料與電解液界面不穩(wěn)定,錳離子溶解,電解液易發(fā)生分解并在活性材料表面沉積一層不穩(wěn)定的固體電介質(zhì)界面膜(SEI膜

2、)等,這些都很大程度上影響材料的電化學性能。正是由于這些無法比擬無法超越的優(yōu)點使這兩種材料成為近年來研究的熱點,也正是由于這些缺點才給人們的改性研究指明了方向。
　　對于純相材料的獲得,我們選用氫氧化物共沉淀的方法制備。將一定比例的硝酸鹽前驅(qū)物溶于去離子水中充分攪拌使其溶解均勻,再加入1M的氫氧化鈉并用氨水來調(diào)節(jié)PH值,將PH值控制在10.5左右。將沉淀物過濾清洗三次,120℃干燥12 h。最后將過量的氫氧化鋰和所得沉淀物充分研磨

3、均勻,經(jīng)過900℃煅燒24 h制得純相材料。
　　為了改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的電化學性能,我們選擇了YPO4對其進行表面包覆。通過化學沉積法可以很簡單地把不同包覆量的YPO4包覆在層狀材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的表面,名義包覆量分別為0.5 wt.％、1 wt.%和3 wt.%。我們對純相材料和包覆材料分別進行了X射線衍射測試(XRD)、拉曼測試(Raman)和場發(fā)射掃面電子顯微測試(FES

4、EM)。通過上述測試表征我們發(fā)現(xiàn)表面包覆的YPO4并沒有改變?nèi)牧螸NCMO的體相結(jié)構(gòu)。通過對他們循環(huán)性能的表征我們發(fā)現(xiàn),1 wt.%YPO4包覆的LNCMO材料循環(huán)50周之后他的容量保持率為88.6%是所有比例中最高的,而純相的LNCMO材料容量保持率僅僅只有80.1%。經(jīng)過50周循環(huán)后0.5 wt.%和1 wt.%包覆的LNCMO容量分別提升了0.46%和11.29%,而3 wt.%YPO4包覆的LNCMO容量卻下降了27.18%

5、。由此得出1 wt.%YPO4包覆的LNCMO材料表現(xiàn)出最好的循環(huán)性能。之后我們對純相LNCMO材料和1 wt.%YPO4包覆的LNCMO材料做了循環(huán)伏安(CV)和電化學阻抗(EIS)的測試,同樣證明了1 wt.% YPO4包覆的LNCMO材料具有最佳的電化學性能。我們分析認為是YPO4包覆層抑制了固體電解質(zhì)界面膜(SEI)的快速增長,從而利于鋰離子的擴散。
　　為了對其安全性能進行研究,我們對純相材料和1 wt.%YPO4包覆的