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本课题以新型高容量富锂正极材料的研究开发为目标,重点探讨了富锂材料xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的合成与改性,采用X射线衍射、扫描电镜、充放电测试、交流阻抗等表征了所制备材料结构与性能的关系,取得如下成果:xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的制备工艺研究结果表明,采用氢氧化物前驱体更易于制得层状结构完善、电性能优良的正极材料。pH值和氨水浓度会影响所制前驱体的镍钴锰原子比以及晶粒和颗粒形貌。煅烧温度与时间对所制材料的晶粒发育、层状结构完善性及电性能有比较显著的影响。经优化,采用NaOH溶液为沉淀剂,在pH值为11.5、氨水浓度为0.5 mol/L条件下所制备前驱体的镍、钴、锰原子比最接近既定的比例,混锂后850℃煅烧12 h所制备Lii.167Mn0.433Ni0.3Co0.1O2材料具有优良的层状结构和电化学性能,其首次放电容量251.5 mAh/g,首轮效率为77.5%,0.5 C循环50圈后的容量保持在180 mAh/g,容量保持率为89%以上。xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(x=0.1-0.5)材料组成变化对其结构和电化学性能的影响研究结果显示,以氢氧化物共沉淀法合成的材料都是由小的晶粒团聚烧结形成的不规则二次晶粒组成,均为纯相六方晶系α-NaFeO2层状结构。随着x值的增大,所制材料晶体发育完善,阳离子混乱度减小,层状结构趋于完善,且在高电压深度充电下的结构稳定性增加,电荷传递阻抗显著减小,放电容量、倍率性能、循环稳定性都逐渐改善。Li1.167Mn0.433Ni0.3Co0.1O2(x=0.5)表现出了较小的电极极化和较快电荷传递过程,电性能最佳。Li1.167Mn0.433Ni0.3Co0.1O2材料改性研究结果表明,微量K掺杂对Li1.167Mn0.433Ni0.3Co0.1O2材料的形貌影响不明显,但阳离子混乱度增加,二维层状结构完善性变差,界面阻抗增大,放电容量下降显著。AlP04包覆对Li1.167Mn0.433Ni0.3Co0.1O2材料的形貌影响也不明显,但有微量Al3+掺杂且表面生成有Li3P04,未破坏二维层状结构完善性。适量AlP04包覆层能减缓电解液分解及HF侵蚀,降低界面阻抗,改善放电容量、循环性能、倍率性能。包覆量为4%的改性样品阻抗最小,性能最优,其0.1 C放电容量达261.1 mAh/g,在2 C和5 C下的容量分别达到137.5 mAh/g和52.3 mAh/g,0.5 C循环50圈后的容量保持率达96.9%。总之,在优化条件下所制备4%AlP04包覆改性Li1.167Mn0.433Ni0.3Co0.1O2材料性能较优,是一种具有应用前景的新型富锂正极材料。