高镍三元锂离子电池正极材料的合成与性能研究

邢云 锂离子电池 高镍三元材料 共沉淀法 包覆改性 电化学性能

层状镍钴锰酸锂复合材料具备三元协同效应,综合了镍酸锂,锰酸锂,钴酸锂几种材料的优点,其中高镍三元材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2因其放电比容量高而受到广泛关注.本文首先对碳酸盐共沉淀法和氢氧化物共沉淀法制备的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料进行各种性能的对比,在此基础上对碳酸盐共沉淀法进行工艺条件的优化,并针对高镍材料容量衰退较快的问题,对其进行AlF3包覆改性研究.分别采用碳酸盐共沉淀法和氢氧化物共沉淀法两种方法制备了高镍三元材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2,对制备工艺条件及材料的物理化学性能和电化学性能进行了分析对比.结果表明:虽然碳酸盐共沉淀法比氢氧化物共沉淀法制备工艺简单,但采用此法制备的材料形貌较差,振实密度较低,放电比容量偏低,因此需要对其工艺条件进行优化.针对碳酸盐共沉淀法制备材料的缺点,分别以不同加料方式,不同沉淀剂,不同锂源,不同煅烧制度,是否水洗等工艺条件为考察因素进行单因素实验.利用程序控制恒流充放电测试系统,结合XRD,SEM等表征手段,系统研究了合成工艺对材料形貌,结构,电化学性能的影响,并确定最优条件为:采用并流的加料方式,摩尔比为1:1的Na2CO3+NH4HCO3混合溶液为沉淀剂,LiOH·H2O为锂源,两步煅烧制度,最后水洗烘干.制得的高镍材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2电化学性能优良,0.2C首次放电比容量达到188.6mAh·g-1,1C下循环50次后的容量保持率为55.7%.针对高镍材料循环性能较差的缺点,对其进行了表面包覆AlF3的研究.结果表明:包覆Al F3不会改变三元材料的层状结构.此外,虽然包覆AlF3使材料的首次放电比容量稍有降低,但循环性能得到明显改善.其中AlF3包覆量为2wt.%时包覆效果最好,1C下循环50次后的容量保持率高达68.2%,较未包覆样品提高了12.6%.

SciDown文献求助系统（解决99%问题） Public Download 万方 知网 掌桥科研