论文部分内容阅读
高镍三元正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM-622)相对于中国电动汽车领域中其它磷酸铁锂和锰酸锂等锂电池正极材料有着更高的能量密度,可以有效提升车辆续航里程,而被电池汽车市场越来越看好。但因为高压下高镍三元材料的结构容易转变会导致正极材料退化和安全性降低,所以通过掺杂和包覆等手段解决高压下高镍三元材料的结构稳定性和热稳定性等问题是目前发展NCM622材料的有效途径。本论文围绕对NCM-622合成以及改性展开一系列的研究工作：(1)前期工作中,为了探究通过超声电沉积法进行NCM-622材料包覆的工艺条件,先采用均一性良好的SiO2微球作为载体,在SiO2微球表面沉积Ag跟Au纳米颗粒,通过尝试调节不同反应参数成功合成了Ag@SiO2复合微球和Au@SiO2复合微球。研究表明对于Ag@SiO2,当电流密度为15mA/cm2,电解液浓度为10-4mol/L,超声功率为50w和反应时间为1h时,沉积出粒径分布均一及分散性较好的Ag纳米金属颗粒。对于Au@SiO2,当电流密度35mA/cm2,电解液浓度为10-3mol/L,超声功率为100w和反应时间为1.5 h时,沉积出的Au纳米金属颗粒分散性以及担载量最好。(2)在NCM-622三元正极材料通过超声电沉积的方法进行包覆Au颗粒进行改性,先用NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O还有LiOH·H2O原料通过共沉淀合成方法制备成了球形的NCM-622三元正极材料粉末,再通过超声电沉积的方法在NCM-622粉末表面包覆金颗粒,制备出Au@NCM-622正极材料粉末。把NCM-622粉末跟Au@NCM-622粉末装配成纽扣电池进行电化学性能测试。测试结果为NCM-622的首次放电容量达到了175.6mAh/g,而Au@NCM-622正极材料首次充放电仅为147.5mAh/g。NCM-622在5C倍率下放电容量降为0.1C倍率下放电容量的70.4%,而Au@NCM-622在5C倍率下放电容量降为0.1C倍率下放电容量的39.2%。NCM-622在1C倍率下100次充放电循环后,其放电容量损失了30%,而Au@NCM-622在相同条件下容量损失为17.5%。表明NCM-622材料上通过超声电沉积包覆金颗粒,降低了原来未包覆材料的放电容量以及倍率性能,但循环性能却有所提高。(3)我们又通过ALD技术在合成的NCM-622正极材料表面沉积5nm厚度的Ti02包覆层,制备出来的Ti02@NCM-622材料经过电化学性能测试后,Ti02@NCM-622材料在0.1C倍率下首次放电容量为187.7 mAh/g,在1C倍率下充放电循环100次后有着85.9%的容量保存率。表现出比未包覆的NCM-622正极材料更优异的放电容量、倍率性能以及循环稳定性,尤其是循环性能。