高比能鋰離子電池富鋰材料合成與應(yīng)用.pdf

1、因具有較高的工作電壓、能量密度、長壽命和對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，鋰離子電池已經(jīng)成為新一代電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具及電子產(chǎn)品的動(dòng)力電源，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于能源、交通、通訊等不同的領(lǐng)域之中。目前，新一代高比能正極材料的開發(fā)已經(jīng)成為鋰離子電池的一個(gè)研究熱點(diǎn)。富鋰錳基正極材料因?yàn)榫哂懈弑饶芰浚统杀镜葍?yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為下一代高比能鋰離子電池的正極材料候選材料之一。然而，這種材料存在電子導(dǎo)電性能較差、首次效率較低、循環(huán)性能較差等問題，并且材料在實(shí)際電池中的電化學(xué)性能研

2、究較少，在一定程度上限制了該材料的商業(yè)化應(yīng)用。本論文不但在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了材料合成與材料改性研究，以求提高該材料的電化學(xué)性能，還使用該材料進(jìn)行了實(shí)效電池的制作和性能測(cè)試，取得了實(shí)效電池性能的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，為該材料的產(chǎn)業(yè)化提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　首先，利用共沉淀法合成了性能優(yōu)異的前驅(qū)體材料 Ni0.21Co0.12Mn0.67CO3，且通過對(duì)材料燒結(jié)溫度、配鋰量的優(yōu)化，合成了一種性能較優(yōu)的富鋰錳基正極材料Li[Li0.17Ni0.17Co

3、0.10Mn0.56]O2，由前驅(qū)體和碳酸鋰混合均勻后在850℃下燒結(jié)得到，材料結(jié)晶性能較好、顆粒的大小適中，材料在充放電過程中形成的SEI膜的阻抗較小。材料電化學(xué)性能表明材料具有較低的首次不可逆容量，良好的循環(huán)性能：在2.0~4.6 V0.05C電流下，50次循環(huán)后容量保持率為88％，首次充、放電比容量分別為298.1 mAh g-1和256.1. mAh g-1。其次，富鋰錳基正極材料Li[Li0.17Ni0.17Co0.10Mn0

4、.56]O2表面的包覆改性：對(duì)該材料包覆具有電化學(xué)活性的LiCoPO4。包覆后循環(huán)性能得到了提升，并且我們對(duì)性能改善的原因進(jìn)行了機(jī)理方面的初步探索 LiCoPO4結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，能承受較高的充電電壓，材料表面包覆LiCoPO4后，表面的LiCoPO4隔絕了富鋰錳基正極材料與電解液的直接接觸，能夠有效阻止材料與電解液的反應(yīng)，從而改善了材料電化學(xué)性能；最后通過實(shí)效電池制作，發(fā)現(xiàn)電池在循環(huán)中有氣體產(chǎn)生，并證明該材料在實(shí)效電池中會(huì)析出氧氣，通過實(shí)效