论文部分内容阅读
锂离子电池因具有高能量密度和高电压被认为是最具有发展潜能的电存储器件之一。正极材料是制约锂离子电池发展的重要因素。在锂离子电池正极材料中，富锂层状氧化物正极材料因具有超过250mAh g-1的高比容量受到广泛关注。但同时，该材料也存在着一定局限性。该材料首周有部分容量是不可逆的，导致了较低的首周库伦效率;另外，热稳定性较差也是限制富锂层状氧化物材料应用的一个重要方面。本文拟通过元素替代和表面修饰两种方法对富锂氧化物材料的电化学性能进行改进。 一、在富锂层状氧化物Li(Li0.17Ni0.25Mn0.58)O2中，采用钴元素替代镍制备电极材料，并探究其最优化配比的合理焙烧温度。本文采用喷雾干燥法制备了富锂层状氧化物Li(Li0.17Ni0.25-xCoxMn0.58)O2，其中x=0、0.03、0.05和0.07，进而研究了不同焙烧温度对材料的结构及电化学性能的影响。结果显示，当x为0.05时，即组成为Li(Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2的材料具有较小的离子混排程度和最佳的电化学性能。在0.1C倍率下，该电极材料的首周放电比容量为269.1 mAh g-1，循环50周后，其容量保持率为87.3％。另外，合成材料的高倍率性能也有所改善，在1C倍率下循环80周后，该材料的放电比容量为180 mAh g-1。 二、富锂层状氧化物Li(Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2表面修饰CeO2。CeO2是一种储氧材料。实验结果证明，Li(Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2材料表面修饰的CeO2以独立的纳米颗粒形式存在，随着修饰量的增加会逐渐形成CeO2层。在表面修饰CeO2后，Li(Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2氧化物表现出了较小的电荷转移电阻、较高的放比电容量和较高的首周库伦效率。特别是当修饰量为1％时，在0.1C倍率下经过80周充放电循环后，该材料的放电比容量为258.1 mAh g-1，2C倍率下材料的放电比容量为192 mAh g-1，材料具有最佳的循环稳定性和高倍率放电比容量。另外，表面修饰CeO2后，该材料在脱锂态的热稳定性有所提高。原因是Li(Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2在首周充电时产生的氧被CeO2颗粒所吸收和储存。 总之，本文探究了Li(Li0.17Ni0.25-xCoxMn0.58)O2中钴元素的最优化配比，并进一步在优化后的Li(Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2表面修饰CeO2，以提高其电化学性能和热稳定性，为进一步研究富锂层状氧化物材料提供了新的思路。