鋰離子電池正極材料層狀LiNi-,1-3-Co-,1-3-Mn-,1-3-O-,2-的合成與性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展,能源與環(huán)境問(wèn)題日益突出,人們對(duì)電池的性能也提出了更高的要求。鋰離子電池性能的提高關(guān)鍵在于其正極材料性能的改善。本文從合成工藝、元素?fù)诫s以及電化學(xué)性能的角度,對(duì)鋰離子電池正極材料LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>進(jìn)行了研究和改性。本文采用的是共沉淀法和高溫固相法結(jié)合制備三元正極材料。 在制備前驅(qū)體階段,首先對(duì)沉淀劑進(jìn)行了選擇,并對(duì)共沉淀法制備N(xiāo)i<,1/3>CO<,1/3

2、>Mn<,1/3>CO<,3>前驅(qū)體的pH值、反應(yīng)時(shí)間、攪拌速率等影響因素進(jìn)行了分析實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)不同條件下得到的Ni<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>CO<,3>的SEM、XRD、BET、EDS和化學(xué)元素含量等進(jìn)行綜合分析得到:在pH值為8,反應(yīng)時(shí)間為10h,攪拌速率為1000r/min的條件下制得的碳酸鹽前驅(qū)體有很好的物理和化學(xué)性能。 在高溫固相合成階段,研究了前驅(qū)體預(yù)處理溫度、不同配鋰量以及高溫固相合成條件

3、分別對(duì)層狀LiNi<,1/3>CO<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>材料的表面形貌、晶格常數(shù)、比表面積、粒度、振實(shí)密度、電化學(xué)性能等因素的影響;通過(guò)分析得到:將碳酸鹽前驅(qū)體在500℃預(yù)處理后與LiCO<,3>均勻混合,Li/Me=1.05,在950℃下熱處理16h得到的LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>有較好的物理化學(xué)性能。 在上述工藝條件下合成的層狀LiNi<,1/3>CO<,1/3>M

4、n<,1/3>O2材料,在3-4.2V、1C下的首次放電比容量為137.66 mAh/g(以C為負(fù)極),循環(huán)150次容量保持率為95.46[％]。對(duì)該材料的高溫循環(huán)性能和耐過(guò)充性能進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn):在55℃下循環(huán)85次其容量保持率仍然達(dá)到了92.15[％],對(duì)該材料制成的413450方形電池用3C充電到10V未發(fā)生爆炸,通過(guò)針刺、熱沖擊、常溫短路等環(huán)境濫用實(shí)驗(yàn)說(shuō)明其具有良好的高溫循環(huán)性能和安全性能。 本文在非金屬摻雜改性方