鋰離子電池過渡金屬氧化物復(fù)合正極材料的研究.pdf

1、目前雖然LiCoO2作為鋰離子電池的正極材料依然占據(jù)市場的主導(dǎo)地位，但是由于其有毒性及資源限制，迫切需要在市場競爭中研發(fā)一種更具應(yīng)用性的新型鋰離子電池的正極材料。由過渡金屬鎳、鎘、錳構(gòu)成的三元層狀結(jié)構(gòu)的金屬氧化物L(fēng)i[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2，綜合了層狀結(jié)構(gòu)的LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4三種材料的優(yōu)點(diǎn)，因而作為電池的正極材料其電化學(xué)性能優(yōu)于任意單一組分。化合物L(fēng)i[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2用于鋰離子

2、電池的正極材料不僅具有價格低廉、對環(huán)境友好和熱穩(wěn)定性優(yōu)良，而且包含比容量較高等突出特性，因此其被廣泛地認(rèn)可為是最具有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一。本論文以Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2作為研究目標(biāo)，選擇最佳的合成方法、最優(yōu)的沉淀劑，及最適宜的合成條件，以提升鋰離子電池過渡金屬氧化物的復(fù)合正極材料 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2的在高倍率下的充放電性能和其循環(huán)性能。
　　首先選擇的最佳合成方法確定為共沉淀

3、法，它包括碳酸鹽共沉淀法和氫氧化物共沉淀法兩種。在使用碳酸鹽共沉淀法制備鋰離子電池的過渡金屬氧化物的復(fù)合正極材料 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2時常用的沉淀劑共有三種，分別是Na2CO3，(NH4)2CO3和NH4HCO3。沉淀劑對所制備的樣品在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能方面的影響備受關(guān)注。使用Na2CO3作為沉淀劑制備出的樣品粒子形狀不規(guī)則，粒子顆粒不均勻，然而使用NH4HCO3作為沉淀劑所制備出的樣品無論是粒子形狀，還是粒子

4、顆粒都表現(xiàn)出較好的規(guī)則性和良好的均一性。在所制備出的所有樣品中，以(NH4)2CO3作為沉淀劑所制得產(chǎn)物展示出了較好的六邊形分層結(jié)構(gòu)，測試結(jié)果也同樣顯示了其最高的放電比容量和最好的電循環(huán)性能。因此在碳酸鹽共沉淀法反應(yīng)中，沉淀劑具有非常重要的作用及對產(chǎn)物L(fēng)i[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2的性能有著不可乎視的影響。
　　通過氫氧化物共沉淀法制備納米結(jié)構(gòu)的Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2正極物質(zhì)。需注意的條件例如反應(yīng)的

5、溫度，螯合劑的量和反應(yīng)時間等對Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2物理特性和電化學(xué)性能的優(yōu)化有著不同程度的影響。Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能是通過X射線粉末晶體衍射（XRD），掃描電子顯微鏡分析（SEM），透射電子顯微鏡分析（TEM）和充放電循環(huán)曲線來描述的。通過氫氧化物共沉淀法所制備出的最佳產(chǎn)物是納米級的粒子具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，而且通過電化學(xué)的測試顯示出其具有良好的充放電性能和較高的放電比容