鋰離子電池正極材料層狀鎳鈷錳酸鋰的制備及其表征.pdf

1、采用共沉淀法制備了先驅(qū)體Ni<,x>CO<,1-2x>Mn<,x>CO<,3>(x=3/10，1/3，4/10)，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)燒處理后，再與Li<,2>CO<,3>混合，采用高溫固相合成法得到了具有層狀結(jié)構(gòu)的正極材料LiNi<,x>Co<,1-2x>Mn<,x>O<,2>(x=3/10，1/3，4/10)，并采用XRD、SEM、循環(huán)伏安和恒電流充放電測(cè)試來表征材料的特征和電化學(xué)性能，主要結(jié)論如下： 1.鎳、鈷、錳的成分對(duì)其電化學(xué)

2、性能有很大影響：(1)Co<'3+>能有效地穩(wěn)定復(fù)合物的層狀結(jié)構(gòu)，并能抑制3a和3b位置的陽離子混排，鈷含量的增加會(huì)使材料的晶胞參數(shù)a和c都變小，晶胞體積減少，提高倍率充放電性能；(2)Ni<'2+>含量的增加使晶胞參數(shù)c和a增加，c/a減小，有助于提高材料的可逆嵌鋰數(shù)量；(3)Mn<'4+>作為非電化學(xué)活性物質(zhì)存在，不參與Li<'+>脫嵌過程中的氧化還原反應(yīng)，對(duì)其結(jié)構(gòu)起到支撐作用，改善了循環(huán)性能。其中LiNi<,1/3>Co<,1/3

3、>Mn<,1/3>O<,2>的綜合性能最好。 2.LiNi<,x>Co<,1-2x>Mn<,x>O<,2>(x=4/10、1/3、3/10)材料的一次顆粒大小均勻，基本上為類球形，具有良好的流動(dòng)性、加工性好。通過合理的參數(shù)調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)對(duì)正極材料的一次顆粒和二次團(tuán)聚顆粒微觀形貌的控制。 3.三元嵌鋰鎳鈷錳氧化物L(fēng)iNi<,x>Co<,1-2x>Mn<,x>O<,2>(x=4/10、1/3、3/10)具有優(yōu)越的電化學(xué)性能，最

4、優(yōu)熱處理溫度為1000℃。當(dāng)X=4/10和1/3時(shí)，在2.75～4.3V，以0.1C充放電，可逆放電比容量大于150mAh/g；以0.4C充放電時(shí)放電比容量仍保持在140mAh/g左右，倍率充放電性能好；在0.2C充放電，30次循環(huán)后放電比容量保持在95％以上，循環(huán)性能好；當(dāng)X=1/3時(shí)，在2.75～4.6V充放電時(shí)首次放電比容量更高達(dá)200mAh/g以上，循環(huán)性能良好。 研究表明LiNi<,x>Co<,1-2x>Mn<,x>O