论文部分内容阅读
本文分别用高温固相法和碳酸盐共沉淀法研究富锂材料x Li2Mn O3·(1-x)Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2,考察了材料电化学性能的影响因素:富锂量、合成方法和合成条件。随后针对材料存在的首次库伦效率低、倍率性能差等问题,进行了Al、Cu等元素的掺杂改性。通过XRD、SEM、EDS及电化学测试对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行了表征。以镍、钴、锰乙酸盐和Li2CO3为原料,采用高温固相法制备x Li2Mn O3·(1-x)Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2富锂材料。考察了材料电化学性能的影响因素:富锂量、煅烧温度和煅烧时间。当x=0.6、煅烧温度850℃煅烧12 h时得到的Li[Li0.2Ni0.2Co0.08Mn0.52]O2材料具有较优的电化学性能:在2.0-4.8 V电压范围内0.1 C时首次放电比容量为157.3 m Ah/g,库伦效率为72.1%,经过1 C下循环10次后再在0.1 C下容量仍能达到112 m Ah/g,容量恢复率为83.6%。以C4H7Al O5·2H2O为Al源,采用高温固相法制备Al掺杂的Li[Li0.2Ni0.2Co0.08-xAlxMn0.52]O2材料。研究结果表明,Li[Li0.2Ni0.2Co0.07Al0.01Mn0.52]O2材料的性能较好:首次充放电比容量分别为258.1 m Ah/g、170.8 m Ah/g;在1 C下平均放电比容量为108.58 m Ah/g,容量保持率高达62.97%,经不同倍率循环40次后容量保持率仍为105.86%。用碳酸盐共沉淀法合成富锂材料x Li2Mn O3·(1-x)Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2。一定浓度的氨水为反应底液,采用三液并流的方式加入镍钴锰硫酸盐混合溶液、1.0 mol/L Na2CO3溶液和1.0 mol/L NH3·H2O,反应时间控制在2 h左右得到碳酸盐前驱体;经球磨混锂、450℃预烧5 h、850℃煅烧12 h后得到材料。考察富锂量、反应混合溶液p H值、过渡金属离子浓度和反应底液浓度对材料性能的影响。结果表明,当x=0.6、反应混合溶液p H值为8.0、1.0 mol/L的过渡金属离子浓度和0.2 mol/L的反应底液浓度条件下得到的Li[Li0.2Ni0.2Co0.08Mn0.52]O2材料的电化学性能较优:在2.0-4.8 V电压范围内0.1 C时的首次充放电比容量为294.6 m Ah/g、222.6 m Ah/g;在0.1 C循环5次容量保持率为111.72%;在0.2 C循环10次容量保持率为101.78%。对碳酸盐共沉淀法合成的Li[Li0.2Ni0.2Co0.08Mn0.52]O2材料进行Cu、Mg、Mo、Fe掺杂的改性研究。研究发现,掺杂后材料的首次放电比容量和倍率性能得到一定程度的改善,尤其是在共沉淀阶段引入Cu制备的Li[Li0.2Ni0.2Co0.08Mn0.49Cu0.03]O2材料具有良好的层状结构,颗粒大小均一且较分散;在2.0-4.8 V电压范围内0.1 C时首次充放电比容量分别为338 m Ah/g、254.3 m Ah/g,库伦效率为75.2%。在1 C、2 C分别循环10次放电比容量分别为197.28 m Ah/g、124.92 m Ah/g,容量保持率(以0.1 C为基准)为74.53%、47.19%,且经不同倍率下循环45次后再回到0.1 C容量恢复率为98.79%。