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本文在总结归纳了锂离子电池正极材料的发展现状及正极材料的制备方法的基础上,以锂离子电池正极材料LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2为研究目标,较为系统地进行了合成条件、结构和形貌表征以及电化学性能的研究。
采用共沉淀法合成了LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2。研究了反应温度、溶液pH值及反应时间对其前驱体Ni0.2Co0.2Mn0.6CO3性能的影响。结果表明,反应温度为60℃,pH=10.0,反应时间为1.5 h时能得到形貌较为规则的前驱体。同时较详细地研究了烧结温度、烧结时间等主要影响因素对LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2正极材料的物理性能和电化学性能的影响。结果表明,800℃下烧结20 h所得的样品电化学性能较好,首次放电容量达148 mAh·g-1,30次循环后容量为134 mAh·g-1,容量保持率为90.46％。
较为系统地研究了Y、Ce、Sn、Mg掺杂和MgO包覆对LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2正极材料晶型结构、表面形貌和电化学性能的影响。发现适量的Y、Ce、Sn、Mg的掺杂和MgO包覆都能有效地改善样品LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2的充放电性能和循环性能,其中Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.94Y0.06O2,Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.94Ce0.06O2,Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.97Sn0.03O2,Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.97Mg0.03O2具有最佳的放电容量和容量保持率。首次放电容量为分别为155、158、160和155mAh·g-1,循环30次后放电容量分别为146、149、153和148mAh·g-1,容量保持率分别为94.2％、94.3％、95.6％和95.4％。MgO包覆量为0.50％的Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.97Mg0.03O2样品以0.1C放电时,首次放电容量为153 mAh·g-1,循环30次后容量为149 mAh·g-1,容量保持率为97.3％；以1 C充放电时,首次放电容量为153 mAh·g-1,循环30次后容量为136 mAh·g-1,容量保持率为88.8％。因此,掺杂和包覆改性为提高LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2样品的电化学性能提供了一个有效途径。
采用共沉淀法合成了LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2。研究了反应温度、溶液pH值及反应时间对其前驱体Ni0.2Co0.2Mn0.6CO3性能的影响。结果表明,反应温度为60℃,pH=10.0,反应时间为1.5 h时能得到形貌较为规则的前驱体。同时较详细地研究了烧结温度、烧结时间等主要影响因素对LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2正极材料的物理性能和电化学性能的影响。结果表明,800℃下烧结20 h所得的样品电化学性能较好,首次放电容量达148 mAh·g-1,30次循环后容量为134 mAh·g-1,容量保持率为90.46％。
较为系统地研究了Y、Ce、Sn、Mg掺杂和MgO包覆对LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2正极材料晶型结构、表面形貌和电化学性能的影响。发现适量的Y、Ce、Sn、Mg的掺杂和MgO包覆都能有效地改善样品LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2的充放电性能和循环性能,其中Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.94Y0.06O2,Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.94Ce0.06O2,Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.97Sn0.03O2,Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.97Mg0.03O2具有最佳的放电容量和容量保持率。首次放电容量为分别为155、158、160和155mAh·g-1,循环30次后放电容量分别为146、149、153和148mAh·g-1,容量保持率分别为94.2％、94.3％、95.6％和95.4％。MgO包覆量为0.50％的Li(Ni0.2Co0.2Mn0.6)0.97Mg0.03O2样品以0.1C放电时,首次放电容量为153 mAh·g-1,循环30次后容量为149 mAh·g-1,容量保持率为97.3％；以1 C充放电时,首次放电容量为153 mAh·g-1,循环30次后容量为136 mAh·g-1,容量保持率为88.8％。因此,掺杂和包覆改性为提高LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2样品的电化学性能提供了一个有效途径。