三元正極材料LiNi1-3Co1-3Mn1-3O2的制備及性能研究.pdf

1、三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2結(jié)合LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2三種材料的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種有前景的鋰離子電池正極材料。目前三元材料在3C產(chǎn)品、移動(dòng)電源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，并且在電動(dòng)汽車、通信和儲(chǔ)能等領(lǐng)域也有應(yīng)用前景。本論文以合成和改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料為主題，研究了燃燒法制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料合成工藝，并對(duì)其進(jìn)行Br摻雜、Zr摻雜、Na摻雜以及石墨烯包覆改性研究

2、。主要結(jié)論如下:
　　1.通過(guò)燃燒法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料，探索助燃劑、煅燒溫度、煅燒時(shí)間等因素對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。得出最佳的合成工藝條件為:采用酒石酸作為助燃劑，鍛燒溫度為850℃，煅燒時(shí)間為10h。此條件下制備的樣品結(jié)晶度高，顆粒細(xì)小均勻，在0.2C倍率下首次放電比容量為157.4mAh/g，循環(huán)20次后容量保持率為84.1％。
　　2.采用燃燒法制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-x

3、Brx(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09)材料，研究發(fā)現(xiàn)摻雜量x=0.05時(shí)，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O1.95Br0.05材料具有最佳的電化學(xué)性能，其首次放電比容量達(dá)到169.6mAh/g，比純相高出12.2mAh/g，循環(huán)50次后比容量?jī)H為127.8mAh/g，在2.0C倍率下首次放電比容量為139.8 mAh/g。為了提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O1.95Br0.05材料的循環(huán)性能，通過(guò)

4、引入石墨烯與其復(fù)合。結(jié)果發(fā)現(xiàn):包覆后的樣品具有較好的循環(huán)性能，循環(huán)50次后比容量仍有142.1 mAh/g，容量保持率為83.6％。
　　3.采用燃燒法合成Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZrxO2(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09)粉體，研究不同含量Zr摻雜對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明:所有樣品均為α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)，且Zr摻雜并未改變材料的結(jié)構(gòu)。其中Li(Ni1/3Co1/3Mn

5、1/3)0.95Zr0.05O2粉體具有最佳的電化學(xué)性能。其首次放電比容量為164.3mAh/g，循環(huán)20次后容量保持率為90％，在2.0C倍率下放電比容量為136.5mAh/g。
　　4.通過(guò)燃燒法制備不同比例Na摻雜的Li1-xNaxNi1/3Co1/3Mn1/3O2(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04)材料。結(jié)果表明:Na摻雜并未改變材料的結(jié)構(gòu)，在所有的Na摻雜樣品中，Li0.98Na0.02Ni1/3Co1/3