锂离子电池正极材料LiNiMnCoO的合成与电化学性能研究

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与占据当前市场主流的LiC002相比,锂离子电池正极材料LiNixCo1-x-yMnyO2层状化合物具有比容量高、成本低、稳定性好、污染小等优点,其综合性能优于任一单组化合物,被认为是最有潜力的新型正极材料之一。由于具有过渡金属元素的三元协同效应,Ni、Mn、Co的计量比对LiNi,,MnyC01.x-y02的合成及电化学性能有显著影响,使三元素的配比和作用机理成为目前的研究焦点。本文在综述了锂离子电池和正极材料发展现状的基础上,对锂离子二次电池正极材料的制备及改性进行了较系统的研究,重点讨论了Co含量、合成温度对LiNixCo1-x-yMnyO2材料的结构和电化学性能的影响。 采用传统的高温固相法制备了锂离子二次电池正极材料LiNixCo1-x-yMnyO2。在此工艺基础上尝试了对材料进行氟掺杂改性。通过对正极材料合成工艺的研究,分析了不同工艺条件对材料结构和电化学性能的影响,优化了合成工艺。通过x射线衍射(XRD)分析了产物的结构晶型,用恒流充放电测试研究了材料的比容量和循环性能,用循环伏安法(CV)和电化学阻抗(EIS)探讨了该材料的电化学反应机理。用傅立叶变换红外(FTIR)光谱分析了正极材料与电解液的界面反应。 研究表明,Co含量为0.66,Li/Me比值为1。l的正极材料LiNixMnyC01-x-y02,在1050℃下高温固相合成的样品具有较好的层状结构和优越的电化学性能。其首次充电比容量为2nmAh·g~,放电比容量达189mAh·g~,首次循环效率为89.6﹪。且循环20次后放电比容量还保持在169mAh·g~,比容量保持率达89.4﹪,显示了良好的电化学稳定性。适量氟掺杂使材料的循环性能得到明显改善,结构稳定性增强。正极材料的表面固体电解质膜的重要组分是Li2C03。
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