鋰離子電池正極材料球形LiNi-,1-3-Co-,1-3-Mn-,1-3-O-,2-的合成及性能研究.pdf

1、為了解決LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>振實(shí)密度較低和加工性能較差等問題，本研究利用化學(xué)共沉淀法制備鎳鉆錳在材料中分布均勻的球形Ni<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>CO<,3>，采用該前驅(qū)體合成振實(shí)密度高及加工性能好球形LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>。研究了影響前驅(qū)體物理性能的動(dòng)力學(xué)因素，優(yōu)化出最佳的合成工藝。研究了不同工藝合成的球形LiNi<,1/3>Co<,1

2、/3>Mn<,1/3>O<,2>，得出了最佳合成工藝。 本研究得到的LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>振實(shí)密度高達(dá)2.2g·cm<'-3>，與商品化的鈷酸鋰相差不大，材料為結(jié)晶良好的純相層狀結(jié)構(gòu)球形顆粒。制作成LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>扣式電池在2.7-4.3V與2.7-4.6V范圍內(nèi)，以0.2C倍率充放電，首次放電容量分別為170 mAh·g<'-1>和190 m

3、Ah·g<'-1>，30次循環(huán)后容量保持率分別為87﹪和82﹪。制作成的LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>方型電池在2.7-4.3V范圍，0.2C倍率下容量達(dá)到158 mAh·g<'-1>，50次循環(huán)后無衰減。 為了進(jìn)一步節(jié)約鈷資源和降低鋰離子電池正極材料的生產(chǎn)成本，本研究采用共沉淀法制備球形前驅(qū)體，合成了具有高振實(shí)密度的球形LiNi<,0.4>Co<,0.2>Mn<,0.4>O<,2>和LiNi<,

4、0.425>Co<,0.15>Mn<,0.425>O<,2>。結(jié)果表明低鈷型的鎳鈷錳復(fù)合正極材料電化學(xué)性能相對(duì)LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>要差。 為了改善LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>高電壓下的循環(huán)性能，本研究在前驅(qū)體共沉淀過程中摻入硫酸鋅合成了球形Li(Ni<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>)<,1-x>Zn<,x>O<,2>(x=0，0.01，0.0

5、3和0.05)。鋅摻雜改善了材料在0.2C下的循環(huán)性能，同時(shí)降低了材料的可逆容量以及增加了材料的阻抗。鋅的加入量不超過3﹪時(shí)對(duì)改善LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>的電化學(xué)性能有利。 本研究采用非均勻成核法在球形LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>進(jìn)行包覆Al<,2>O<,3>的表面修飾，改善了LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>在高倍率下的循環(huán)性能