LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2及其Cr、F摻雜粉體的類共沉淀制備及性能研究.pdf

1、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于具有比容量高、循環(huán)性能好、熱穩(wěn)定性好和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種最有希望取代商用LiCoO2的新型正極材料。本文采用一步類共沉淀法簡(jiǎn)捷地制備出LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其Cr、F摻雜粉體，并通過(guò)差熱-熱重分析(TG-DTA)、X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微分析(SEM)、能量色散譜分析(EDS)、X射線光電子能譜分析(XPS)、循環(huán)伏安測(cè)試(CV)及交流阻抗分析(EIS)

2、等手段，著重研究了一步類共沉淀工藝中燒結(jié)條件對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉體的性能影響及Cr、F摻雜對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的影響。具體內(nèi)容如下:
　　 (1)在含有Li+、Ni2+、Co2+、Mn2+離子的混合溶液中加入(NH4)2CO3作沉淀劑，通過(guò)一步共沉淀反應(yīng)得到含有四種金屬離子的混合沉淀前驅(qū)體。前驅(qū)體經(jīng)烘干、研磨后在不同溫度(700℃～1000℃)及不同時(shí)間(6～24h)條件下進(jìn)行燒結(jié),即得到LiNi

3、1/3Co1/3Mn1/3O2粉體。測(cè)試結(jié)果表明:
　　 ①燒結(jié)參數(shù)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能均有一定影響。采用此工藝制備粉體的最佳燒結(jié)條件是燒結(jié)溫度為900℃、燒結(jié)時(shí)間為12h，此條件下得到的產(chǎn)品表現(xiàn)出較好的層狀結(jié)構(gòu)及形貌，其電化學(xué)性能也最好，放電比電容可達(dá)419.37F·g-1。
　　 ②在最佳工藝條件下可制備出標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量比的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉體，其中Ni、Co、Mn的化學(xué)態(tài)分別為+2、+3

4、、+4。
　　 (2)采用獲得的最佳工藝對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2進(jìn)行兩種不同置換方式的Cr元素?fù)诫s，分別得到產(chǎn)物L(fēng)iNi1/3Co1/3-xMn1/3CrxO2和Li[Ni1/3-x/3Co1/3-x/3Mn1/3-x/3]CrxO2粉體。研究結(jié)果表明:
　　 ①通過(guò)一步類共沉淀法可制備出標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量比的摻Cr電極材料。
　　 ②Cr元素的摻入量對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌均有一定影響。
　　 ③少

5、量Cr元素的摻入將有利于提高電極材料的電化學(xué)性能，反之過(guò)多的Cr摻入會(huì)使材料放電比電容衰減，最佳摻雜量為x=0.03。
　　 (3)采用在溶液中直接加入LiF的方法，并結(jié)合前面的類共沉淀工藝，制備出摻F的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-xFx粉體。研究結(jié)果表明:
　　 ①LiF的摻入，將促進(jìn)燒結(jié)，使最佳燒結(jié)溫度從900℃降到800℃。
　　 ②少量的F-摻入不會(huì)影響產(chǎn)品的層狀結(jié)構(gòu)，也不會(huì)影響其中過(guò)渡金屬離