層狀LiNiO-,2-正極材料的改性研究.pdf

1、正極材料對鋰離子電池的性能影響很大。近年來鋰離子電池正極材料研究較多的主要有l(wèi)iCoO<,2>、LiMn<,2>O<,4>、LiNiO<,2>等化合物。目前商品化的鋰離子電池一般都是采用LiCoO<,2>作為正極材料，但鈷資源有限，價格昂貴，且對環(huán)境污染較大，而鋰錳氧的循環(huán)性能較差，容量相對較低。本論文以LiNiO<,2>為研究對象，采用溶膠一凝膠法對其進(jìn)行一元和二元摻雜，合成了α-NaFeO<,2>型層狀結(jié)構(gòu)的LiNi<,1-x>Co

2、<,x>O<,2>和LiNi<,0.8-x>Co<,0.2>Al<,x>O<,2>，采用沉淀法在LiNi<,0.8-x>Co<,0.2>Al<,x>O<,2>表面上包覆一層Al<,2>O<,3>膜。詳細(xì)研究了摻雜元素的不同比例和包覆量的比例等條件對合成該種正極材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。 在合成的LiNi<,1-x>Co<,x>O<,2>體系鋰離子電池正極材料中，經(jīng)電化學(xué)性能測試表明，經(jīng)過Co元素的摻入，材料的循環(huán)性能得到顯著

3、提高，當(dāng)摻雜量x為0.2時，即化學(xué)組成為LiNi<,0.8-x>Co<,0.2>Al<,x>O<,2>的綜合性能最佳，首次放電比容量為170.40 mAh·g<'-1>，循環(huán)30次后放電比容量為149.86 mAh·g<'-1>，容量保持率為89.95％。 采用溶膠一凝膠法進(jìn)行二元摻雜，在這一部分內(nèi)容中，通過在LiNi<,0.8-x>Co<,0.2>Al<,x>O<,2>正極材料中用Al取代部分Ni進(jìn)行改性，合成出具有良好層狀結(jié)

4、構(gòu)的LiNi<,0.8-x>Co<,0.2>Al<,x>O<,2>正極材料。對其電化學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，LiNi<,0.77>Co<,0.2>Al<,0.03>O<,2>材料第50次循環(huán)時的放電容量達(dá)149.51 mAh·g<'-1>，是首次放電容量的90.66％。通過XRD結(jié)構(gòu)測定、循環(huán)伏安掃描測試和電化學(xué)阻抗測試表明對LiNi<,0.8-x>Co<,0.2>Al<,x>O<,2>進(jìn)行Al摻雜，增強(qiáng)了材料層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效抑制了鋰離子

5、嵌入脫出過程中材料的相轉(zhuǎn)變，其循環(huán)穩(wěn)定性得到了明顯改善。 采用沉淀法在I,iNi<,0.8-x>Co<,0.2>Al<,x>O<,2>表面包覆一層Al<,2>O<,3>膜，經(jīng)包覆后材料的首次放電容量有所降低，但有效的抑制了電解液對LiNi<,0.8-x>Co<,0.2>Al<,x>O<,2>正極材料的侵蝕，改善了材料的循環(huán)性能。當(dāng)Al<,2>O<,3>的包覆量為0.7％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，材料的綜合性能最優(yōu)，初始放電容量為164.8