锂离子电池已经应用到很多领域,如手机、手提电脑、电动工具、电动车、军用储能装置等。为了满足众多应用领域的需要,要求电池的性能(循环性能、功率密度、能量密度和安全性能)在整体上加强,这就要求发展性能优越的材料。研究表明,电极材料的制备方法及其材料的组成、结构、形貌及粒径等对其电化学性能均有重要影响。本文采用不同的沉淀剂和辅助剂在水热条件下制得了一系列组成可调的多元层状锂离子正极材料,并考察了其结构、组成与电化学性能之间的关系;在此基础上,还通过阳离子交换方法和共沉积法对材料进行表层的修饰以优化其综合性能。相关研究结果主要包括以下几个部分：　　 ⑴以自制的氢氧化镍作为前驱体,通过与钴盐溶液进行阳离子交换反应制得了一系列不同组成的Ni/Co二元层状氢氧化物,经煅烧可得到相应的嵌锂氧化物。该系列材料是具有良好的振实密度的球形颗粒,并表现出循环性能稳定的充放电性能和较高的工作电压,中值电压约为4.0 V。并且,随着Co含量的增高,材料的循环性能越好。　　 ⑵以柠檬酸为络合剂、氢氧化钠沉淀剂,在水热条件下,制得了一系列具有不同形貌的Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1O2材料。该系列材料具有3-8μm不等的类球形颗粒形状,该类球形颗粒主要由块状晶体紧密交织聚结而成。电化学研究表明,反应时间为6 h,柠檬酸/总金属离子的摩尔比为1:1时所得到的产物的电化学性能最好,其比容量约171.1 mAh/g。　　 ⑶以不同比例的乙醇和水为介质,采用溶剂热法制得了一系列具有花状结构的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2,通过与氢氧化锂混合煅烧可得到具有二级结构的球形Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2材料。所得到的材料的形貌和堆积方式受制备过程中的具体条件的影响较大,其中,适当的超声预处理和以一定乙醇含量为溶剂都有助于材料较好形貌的形成;在一定的乙醇和水做溶剂下,由一些弱碱(如尿素,乙二胺和氨水)为沉淀剂所制备的各个样的形貌比较规则,比表面积较大,而强碱氢氧化钠做沉淀剂所制备得到的材料的形貌和比容量都不太好;获得了最佳的焙烧温度为500℃恒温5 h,650℃恒温12 h为宜。过高或过低的焙烧温度,都对材料容量的提升不利。　　 ⑷采用阳离子交换方法对三元材料Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体表面进行了Co修饰,通过与氢氧化锂混合煅烧可得到相应的嵌锂氧化物材料。电化学测试结果表明,该方法所得到的钴修饰材料均较未修饰材料具有得良好的放电比容量和循环性能。