新型鎳基復合鋰離子電池正極材料的合成研究.pdf

1、隨著新能源汽車的發(fā)展和對太陽能、風能等新型能源儲能的需求，大容量鋰離子電池逐漸成為研究熱點。高鎳鋰離子正極材料憑借高達200 mAh·g-1的放電比容量，成為理想的正極材料之一。本論文通過控制結(jié)晶法，制備了三類不同的高容量鎳基鋰離子正極材料:普通包覆類材料Li[(Ni0.8Co0.15Al0.05)0.97(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)0.03]O2、梯度包覆鎳酸鋰復合正極材料Li[Ni0.92Co0.04Mn0.04] O2以

2、及全梯度鎳基復合正極材料Li[Ni0.85Co0.08Mn0.07] O2。
　　通過X射線衍射分析(XRD)和能譜分析(EDX)、掃描電子顯微鏡(SEM)、材料振實密度和粒度儀測試、等離子場發(fā)射光譜(ICP)、電化學充放電測試和電化學工作站等分析，研究了材料的晶體參數(shù)、形貌、元素含量和電化學等性能。
　　采用共沉淀法在Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2表面包覆Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]02得到了球形

3、正極材料Li[(Ni0.8Co0.15Al0.05)0.97(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)0.03]O2，考察了pH和氨水濃度對包覆效果的影響，在pH=12，氨濃度c[N]=1mol·L-1的條件下獲得的包覆材料具有核殼結(jié)構(gòu)，包覆殼層約0.2～0.5μm，相對于未包覆的核材料Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2，該核殼材料的電化學性能更加優(yōu)秀:在2.8～4.3 V充放電范圍內(nèi)，0.2 C首次放電比容量為188.2 mA

4、h·g-1，0.2 C充放電100次循環(huán)的容量保持率為96.2％;在55℃高溫環(huán)境下，0.2 C充放電首次放電比容量為193.6 mAh·g-1，100次循環(huán)后的放電比容量能保持在163.2 mAh·g-1。
　　制備了內(nèi)核為LiNiO2，殼層為鎳含量連續(xù)減少，鈷錳含量逐漸增加的梯度包覆LiNiO2的正極材料Li[Ni0.92Co0.04Mn0.04]O2。該材料呈類球形狀，具有良好的六方單相層狀α-NaFeO2結(jié)構(gòu)。在殼層區(qū)域主

5、要金屬元素呈梯度變化，同時該新正極材料表現(xiàn)出了優(yōu)越的電化學性能:2.8-4.3 V充放電范圍，0.1C首次放電比容量可達208.3 mAh·g-1，循環(huán)40次容量保持96.8％。55℃高溫環(huán)境下，該材料首次放電比容量可達236.1mAh·g1，40個循環(huán)后為183.0mAh·g-1，容量保持率為77.5％。
　　制備了從核心開始到最外層鎳、鈷、錳三種元素濃度連續(xù)變化的全梯度鎳基正極材料Li[Ni0.85Co0.08Mn0.07]

6、O2。該材料具有良好的六方單相層狀α-NaFeO2結(jié)構(gòu)，呈圓球形狀。該材料顆粒主要金屬元素沿直徑方向呈梯度變化，同時該新型全梯度鎳基復合正極材料表現(xiàn)出了優(yōu)越的電化學性能:2.8-4.3V充放電范圍，0.1C首次放電比容量可達204 mAh·g1，30個循環(huán)后仍有199.7 mAh·g-1，容量保持率為97.9％;1C首次放電比容量為185.3 mAh·g-1，循環(huán)100次后，仍有164.7 mAh·g-1，容量保持率為89.17％。在高