鋰離子電池正極材料lini0.6co0.2mn0.2o2的表面包覆改性研究

1、鋰離子電池正極材料鋰離子電池正極材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的表面包覆改性研究表面包覆改性研究StudyonsurfacemodificationofLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2cathodematerialfLiionbatteries學(xué)科專業(yè)：化學(xué)研究生：陶芬指導(dǎo)教師：劉俊吉教授陳麗副教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一六年五月摘要高鎳層狀正極材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2因具有較高的放電比容量，被認(rèn)為是最具

2、有前景的鋰離子電池正極材料之一。然而，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2材料的循環(huán)性能卻很差，尤其是在高電壓下，該材料在充放電循環(huán)過程中會遭受不可逆的結(jié)構(gòu)變化。此外，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2材料的儲存性能較差，這主要是由于高鎳材料中Ni3會緩慢還原為Ni2，以及材料表面的鋰殘留Li2OLiOH會與空氣反應(yīng)生成Li2CO3LiOH雜質(zhì)層，從而造成高鎳材料儲存后容量下降。并且，這些鋰雜質(zhì)在電池組裝過程中還可能引起氣體產(chǎn)生，

3、帶來安全問題。為解決這些問題，本文采用濕化學(xué)法對LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2進(jìn)行表面包覆改性，以期改善其電化學(xué)性能。首先使用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的磷酸鹽LiTi2(PO4)3、CePO4、Co3(PO4)2進(jìn)行包覆，探索出對高鎳材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2進(jìn)行包覆的合適條件。其中，在無水乙醇中進(jìn)行適量的Co3(PO4)2包覆，可以改善LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2材料的循環(huán)穩(wěn)定性、提高其初始放電比容量。在無水乙醇溶劑

4、中，對LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2分別進(jìn)行氧化物Co3O4、MgO、Mn2O3的包覆改性。通過首次放電比容量和循環(huán)性能的對比，發(fā)現(xiàn)使用Co3O4包覆對LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2在2.84.3V下的電化學(xué)性能改善效果最為明顯。采用PVP輔助的濕化學(xué)法在LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2表面包覆Co3O4，通過掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）可以明顯看出1wt.%Co3O4包覆的LiNi0.6Co0.2Mn0

5、.2O2表面形成了均一、連續(xù)、致密的包覆層，其在2.84.3V和2.84.6V下的電化學(xué)性能得到了最明顯的改善。循環(huán)伏安（CV）測試結(jié)果證明，包覆后的樣品極化更低、電極反應(yīng)可逆性更好。1wt.%Co3O4包覆后的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2儲存性能也有明顯改善。在空氣中放置3個月后，未包覆的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2首次容量從206.4mAhg1降為177.8mAhg1（4.6V0.1C），而包覆的樣品僅從209.