文档介绍：摘要
近年来,层状 LiCoO2 做为应用最多的商业锂离子二次电池正极材料,虽然有合成简单,电化学性能好的优点,但是由于钴酸锂有毒性、价格昂贵和充放电容量低(只有 50%理论容量)限制其的进一步使用。寻找一种新型替代正极材料的研究势在必行。研究人员开始关注使用多种离子参杂镍酸锂合成多元正极材料 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。这一系列正极材料的电化学过程包括两个电子迁移的 Ni2+/Ni4+离子对及化合价稳定的 Mn4+离子。其电子结构不同于易产生 Jahn-Teller 效应的 Ni3+和 Mn3+,使得 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 结构稳定,循环效率高,充放电范围宽,充放电容量高。由于 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 属于多元复合氧化物,电化学性能受很多因素影响,以至于不能得到理想产物。目前,LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 正极材料主要是采用共沉淀法制备。
本文在优化 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 的合成条件时既研究了不同条件对 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 电化学性能的影响,又研究条件对其物理性能的关系。论文结合晶体的生长理论分别对氨水浓度、反应温度、搅拌速度、pH 值等影响因素研究对前躯体形貌及粒度的影响,从而达到通过控制 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 的微观结构来提高其电化学性能的目的。
本实验最佳工艺条件为:首先,NH3·H2O 滴加镍钻锰硫酸盐溶液至 pH 为 ; 反应过程中,电动搅拌器转速设定在 800r/min,反应温度设为 50℃,将溶液以 速率滴入 500ml 三口反应瓶并使反应 pH 值在 ~;在 8h 取样并陈化 4h 再过滤,每次搅拌间隔大于 。正极材料最佳合成条件:在 700℃预烧 6h 后研磨 1h 再在 900℃焙烧 12h。在 ~ 由 pH 值分别为 的前驱体制备的 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 正极材料首次放电比容量分别为 ·g-1。在 经 5 次循环容量保持率分别为 %;在 、
各 10 次循环后容量保持率为 %、%。LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 正极材料的交流阻抗谱图由三部分组成,分别是 SEI 膜阻抗、电化学阻抗和 Li 离子扩散引起的 Warburg 阻抗,电化学阻抗则是随着循环次数而增大。关键词:LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2;共沉淀法;形貌;粒度分布;电化学性能
Abstract
At present, layered LiCoO2 is the most widely mercial cathode material for lithium-ion secondary battery, as it is reasonably easy to synthesize and has excellent electrochemical performance. But due to its high cost, low discharge-charge capacity (only half of its theoretical cap