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为了满足当代社会飞速发展对新能源的需求,锂离子电池因其比能量高、循环寿命长、绿色环保等优点受到人们的青睐,高比能量的正极材料近年来成为锂离子电池领域研究的热点。富锂材料、尖晶石材料以及Ni-Ti系材料都是有望应用在电动汽车领域受到越来越多的关注。本文采用简单的水溶液法合成了具有良好层状结构的富锂型Li1+xNi0.5-xMn0.5O2(x=0,0.1,0.2,0.3)材料,确定富锂量在0.2时,材料的性能最佳,首次放电比容量为186.6 mAh/g,30周循环后循环保持率在96.6%,未富锂样品LiNi0.5Mn0.5O2首次放电比容量仅有125.2 mAh/g,30周循环后循环保持率为88.5%。过量的锂提高了材料首次放电比容量与循环稳定性。
同时,本文采用共沉淀法合成Mg掺杂的Li1.03Mg0.03Mn1.97O4,并对其进行Li2Mn4O9,Li4Mn5O12和LiNi0.5Mn1.5O4表面包覆处理以改善Li1.03Mg0.03Mn1.97O4的容量衰减问题。结果表明,包覆没有改变材料的晶体结构,减小了电极材料与电解液的接触,降低了活性物质的溶解,提高了材料的首次放电比容量与材料的循环稳定性。LiNi0.5Mn1.5O4包覆效果最好,常温条件下首次放电比容量为129.3mAh/g,30周循环后循环保持率在82.5%;高温条件下,首次放电比容量在119.1mAh/g,30周循环后,循环保持率在75.7%,远高于未包覆样品。
此外本文还初步讨论了温度对层状岩盐结构的xNiO·(1-x)Li2 Ti0.5Mn0.5O3(0.3≤x≤0.6)材料的影响,样品x=0.3与x=0.4,焙烧温度在600℃最佳,首次放电比容量分别达126.7与128.6 mAh/g,30周循环后,循环保持率分别是87.0%与85.3%;样品x=0.5与x=0.6焙烧温度在550℃最佳,首次放电比容量分别是128.7 mAh/g与98.9 mAh/g,30周循环后保持率在90.7%与51%。
同时,本文采用共沉淀法合成Mg掺杂的Li1.03Mg0.03Mn1.97O4,并对其进行Li2Mn4O9,Li4Mn5O12和LiNi0.5Mn1.5O4表面包覆处理以改善Li1.03Mg0.03Mn1.97O4的容量衰减问题。结果表明,包覆没有改变材料的晶体结构,减小了电极材料与电解液的接触,降低了活性物质的溶解,提高了材料的首次放电比容量与材料的循环稳定性。LiNi0.5Mn1.5O4包覆效果最好,常温条件下首次放电比容量为129.3mAh/g,30周循环后循环保持率在82.5%;高温条件下,首次放电比容量在119.1mAh/g,30周循环后,循环保持率在75.7%,远高于未包覆样品。
此外本文还初步讨论了温度对层状岩盐结构的xNiO·(1-x)Li2 Ti0.5Mn0.5O3(0.3≤x≤0.6)材料的影响,样品x=0.3与x=0.4,焙烧温度在600℃最佳,首次放电比容量分别达126.7与128.6 mAh/g,30周循环后,循环保持率分别是87.0%与85.3%;样品x=0.5与x=0.6焙烧温度在550℃最佳,首次放电比容量分别是128.7 mAh/g与98.9 mAh/g,30周循环后保持率在90.7%与51%。