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能源危机和环境污染是人类需要攻克的重大难题,开发可持续发展新能源成为当务之急。节能环保的二次锂离子电池受到了广泛关注。正极材料是二次锂离子电池的重要组成之一,研究改进其性能,从而获得高性能且适合工业化生产的锂离子电池具有十分重要的意义。本文以材料产业化为目标,对锂离子电池三元镍钴锰酸锂(NCM)材料制备、改性等方面进行研究,采用多种物理表征和电化学测试手段对材料进行结构、形貌及电化学性能分析。对比分析了不同制备方法对NCM前驱体的形貌、结构和性能的影响,研究结果表明,采用共沉淀法制备NCM材料,通过调节搅拌速率、进料速度、反应p H值和络合剂浓度等条件,可以得到形貌均一的类球形前驱体;再通过适量配锂过程煅烧后获得的材料,在4.3V截止电压下1C容量为140.6mAh/g,200次循环后容量保持率为97.7%。实验结果对实际生产具有指导作用。对材料在煅烧过程的条件控制研究结果表明,适当提高材料预烧阶段温度和时间对电化学性能是有利的;材料在600℃预烧6h得到的材料综合性能较好。在此基础上控制高温煅烧阶段的升温速率、温度和时间,可将材料在3.0-4.3V电压范围内1C倍率充放电时的比容量提高近10m Ah/g,达157mAh/g。当充电截止电压提高至4.6V时,材料在1C倍率下经100次循环后的容量保持率仍高达92.9%。当碳酸锂与氢氧化锂摩尔比为95:5时,材料的循环性能提升更为明显,在3.0~4.3V电压范围内以1C倍率充放电时,经过500次循环后的容量保持率高达92.9%。在NCM材料制备过程中,对其进行适量金属和非金属元素修饰改性可以提升材料的性能,且合成方法简单有效,适合工业化大规模生产。其中,对材料进行适量的Ti掺杂,结果表明,Ti掺杂可提高其结构稳定性、倍率性能和循环性能,XRD精修结果表明,材料性能提升的原因为Ti掺杂能降低材料的阳离子混排程度,稳定材料结构。实验结果表明,利用溶于水的钼酸铵对NCM材料进行Mo掺杂的同时,对NCM材料也起到了包覆作用。Mo的掺杂会使锂离子脱嵌通道扩大,提升放电比容量,而表面包覆膜Li-Mo-O化合物可以隔离材料与电解液发生副反应,显著提升材料的循环稳定性。其中,Mo含量为1.0%时材料拥有最佳的电化学性能。研究结果表明,对NCM材料进行氟离子修饰,可以使材料在常温下的循环性能有所提高。将不同晶型材料的前驱体混合,在聚乙二醇的辅助下,采用一步高温煅烧法直接形成了层状与尖晶石型复合的材料。按一定比例混合不同粒径NCM材料,通过二次烧结得到的混合材料,振实密度有所提升,且材料的体积比容量有显著提高。当9μm、6μm及3μm粒径材料的质量比为7:2:1时,材料的振实密度达2.57g/cm3,其体积比容量高达394.3m Ah/cm3,与三种单一粒径材料相比,其体积比容量分别提高8.5%、22.2%和40.6%,效果明显。该制备方法简单有效,有较高的实用价值。