Mg2+、Si4+摻雜對Li[Li1-3-2x-3NixMn2-3-x-3]O2材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能影響的研究.pdf

1、層狀富鋰錳基正極材料Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2以其較高的放電比容量、較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、較低的成本等優(yōu)勢成為了近年來的研究熱點(diǎn)。但是某些摻雜組分對該材料結(jié)構(gòu)性能的影響還有待進(jìn)一步考察,本論文通過優(yōu)化合成工藝和采用MgO、SiO2、CaO以及負(fù)離子摻雜改性的方法,以期提高Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2(x=0.275、0.35)的綜合性能。
　　本論文通過正交實(shí)驗(yàn)處理焙燒溫度和保

2、溫時(shí)間,得出了最適宜的焙燒制度:采用三段焙燒方式,其中20℃至500℃的升溫速率是2.5℃/min保溫時(shí)間為4小時(shí),500℃至750℃至900℃溫度段的升溫速率為5℃/min,保溫時(shí)間比例為4:16。合成出的正極材料 Li[Li0.15Ni0.275Mn0.575]O2具有如下的電化學(xué)性能:在恒溫25℃下、4.6V化成4.2V循環(huán)、1C倍率條件充放電,材料首次放電比容量為146.6 mAh/g,100次循環(huán)后放電比容量為143 mAh/

3、g,容量保持率為97.54％;正極材料Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2首次放電比容量144.1 mAh/g,250次循環(huán)之后容量衰減為122 mAh/g。
　　本論文研究了氧化鎂摻雜,對層狀富鋰錳基正極材料Li[Li0.15Ni0.275Mn0.575]O2和Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2的影響。研究結(jié)果顯示,摻雜2%MgO材料 Li[Li0.15Ni0.275Mn0.575]O2的樣品表現(xiàn)出良好的電

4、化學(xué)性能,電池在恒溫25℃1C倍率、4.6V化成2.5V~4.2V條件下循環(huán)首次放電比容量為143.9 mAh/g循環(huán)200次后為142.0 mAh/g,材料衰減得幅度最小且循環(huán)的穩(wěn)定性最佳。摻雜2%MgO和2%LiF樣品200次循環(huán)后放電比容量能略微增加。摻雜了1%MgO摻雜材料Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2的樣品首次放電比容量為146.8 mAh/g循環(huán)500次后為125.5 mAh/g,材料衰減得幅度最小且循環(huán)的穩(wěn)

5、定性最佳。CaO摻雜材料Li[Li0.15Ni0.275Mn0.575]O2后樣品電化學(xué)性能急劇下降。
　　本論文研究了氧化硅摻雜,對層狀富鋰錳基正極材料Li[Li0.15Ni0.275Mn0.575]O2和Li[Li0.1Ni0.35Mn0.55]O2的影響。研究結(jié)果顯示,摻雜1%SiO2的材料 Li[Li0.15Ni0.275Mn0.575]O2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有一定的提升,電池在恒溫25℃、1C倍率、4.6V化成2.5V~4.2V