LiNi-,1-3-Co-,1-3-Mn-,1-3-O-,2-的合成及改性研究.pdf

1、本文主要圍繞鋰離子電池正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2存在的高電壓區(qū)間電化學(xué)性能差及高倍率循環(huán)性能差這一主題，在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的合成及改性方面展開了一些研究。本文首次對(duì)高溫固相法碳包覆改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首次研究了Mg-Cl共摻雜對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。首次對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiCoO2混

2、合正極材料應(yīng)用可行性進(jìn)行了研究。本文主要從以下幾方面展開工作：
　　 利用易分解的醋酸鹽，采用易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的高溫固相法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)研究表明，影響LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2放電比容量的顯著因素依次為煅燒溫度、Li∶(Ni+Co+Mn)摩爾配比和煅燒時(shí)間。最佳工藝條件為煅燒溫度850℃，煅燒時(shí)間10 h，Li∶(Ni+Co+Mn)=1.05∶1。
　　 分別

3、以葡萄糖、蔗糖、硬脂酸和檸檬酸作為包覆碳源，采用高溫固相法對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2進(jìn)行碳包覆改性。研究表明包覆碳有利于提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的電子導(dǎo)電率，降低電化學(xué)反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移電阻，增大材料的活性表面積。其中，葡萄糖2wt％包覆的效果最佳。1C和2C倍率下充放電20次后容量仍分別保持在146.8 mAh/g和121.2 mAh/g。
　　 通過(guò)研究Mg2+不同取代位和Mg-Cl共摻雜對(duì)

4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影響發(fā)現(xiàn)，Mg2+的最佳取代位是Mn4+位。Mg-Cl共摻雜能進(jìn)一步提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。其中LiNi1/3Co1/3Mn1/3-0.02Mg0.02O1.98Cl002具有最佳的電化學(xué)性能。0.5C、1C和2C倍率下循環(huán)20次后容量仍分別保持在180.3 mAh/g、157.5 mAh/g和127.5 mAh/g，容量保持率高達(dá)95.5％、89.9％和87.8％。LiNi1/3Co1

5、/3Mn1/3-0.02Mg0.02O1.98Cl0.02是一種有前景的鋰離子電池正極材料。
　　 通過(guò)在LiCoO2中混合不同比例的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作為鋰離子電池正極材料的研究表明，混合材料的電化學(xué)性能主要由電位較高的LiCoO2材料決定。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2混合量在50wt％以下時(shí)不會(huì)降低正極材料的容量和倍率循環(huán)性能。因此，使用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiCoO2的混合