層狀正極材料LiNixCoyMn1-x-yO2共沉淀合成及性能研究.pdf

1、近年來，隨著鋰離子電池的快速發(fā)展，LiCoO2其合成簡單，可逆容量高，電化學(xué)性能好被廣泛應(yīng)用，但是由于鈷元素有毒、價格昂貴和實際容量較低限制了其發(fā)展，開發(fā)新型的電極材料迫在眉睫，六方層狀材料LiMxCo1-xO2具有諸多優(yōu)良的電化學(xué)特性，同時由于鈷元素含量的降低，材料在較大程度上降低了其成本，被認(rèn)為是最有潛力取代鈷酸鋰的材料之一。
　　LiMxCo1-xO2是多元復(fù)合氧化物，金屬離子可以為Ni、Mn、V、Al、Mg、Gr等，目前以

2、主要以Ni、Co、Mn三種金屬離子以一定的比例組合成金屬氧化物。三元正極材料是由一定比例組成的三元前驅(qū)體與Li2CO3混合在空氣中焙燒合成，而前驅(qū)體又以共沉淀制備方法較多，因此前驅(qū)體的制作工藝對正極材料性能的影響至關(guān)重要。
　　本論文主要通過對共沉淀反應(yīng)體系中晶核的成核速率公式進行研究，分析臨界形核半徑的影響因素，簡化晶核的形成速率公式。建立共沉淀體系反應(yīng)體系，對溶液中離子濃度的變化進行熱力學(xué)分析，通過計算分析繪出溶液在不同pH值

3、、不同氨水濃度條件下溶液中可以游離的金屬離子的濃度。
　　運用過飽和度理論研究了氨水濃度、鹽溶液濃度、pH值等條件對前驅(qū)體形貌和振實的影響。探討了連續(xù)氫氧化鈉共沉淀法制備球形Ni(OH)2、Ni0.5Mn0.5(OH)2、Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2的工藝條件。以最佳條件制備的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2為前驅(qū)體，通過固相反應(yīng)得到LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，考察了不同比例的Li/M對Li1+xN

4、i0.5Co0.2Mn0.3O2結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。Li1+x[Ni0.5Co0.2Mn0.3]O2(x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)材料在2.5-4.3V之間，0.1C倍率下首次放電比容量分別為157.8、161.8、160、166.6和168.8mAh/g，首次庫倫效率分別為82.187％、82.847％、83.595％、85.21％和85.339％。隨著鋰含量的增加其首次庫倫效率不斷提高。Li1.08[Ni0.