【摘 要】
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镍钴铝酸锂（NCA）由于其高能量密度而受到广泛的关注。为了进一步改善NCA的倍率性能和循环稳定性,本文通过“絮凝共沉淀法”制备了一系列镍钴铝酸锂正极材料,研究了金属离子比例、储存时间及包覆剂对镍钴铝酸锂性能的影响。采用X射线衍射、充放电测试、循环伏安测试、交流阻抗测试、傅立叶红外光谱、扫描电镜、X射线能谱等现代技术,研究了制备的样品的物相结构和电化学性能。主要研究结果如下:1.以NiSO4·6H2
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镍钴铝酸锂（NCA）由于其高能量密度而受到广泛的关注。为了进一步改善NCA的倍率性能和循环稳定性,本文通过“絮凝共沉淀法”制备了一系列镍钴铝酸锂正极材料,研究了金属离子比例、储存时间及包覆剂对镍钴铝酸锂性能的影响。采用X射线衍射、充放电测试、循环伏安测试、交流阻抗测试、傅立叶红外光谱、扫描电镜、X射线能谱等现代技术,研究了制备的样品的物相结构和电化学性能。主要研究结果如下:1.以NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、聚合氯氧化铝和Li OH·H2O为原料,制备了不同理论组成的镍钴铝酸锂（NCA）材料。研究表明,理论组成为Li1.00Ni0.82Co0.15Al0.03O2的样品具有最佳的电化学性能。在1C倍率电流下,该样品第1和第40循环的放电容量分别为155mAh·g-1和139mAh·g-1,40循环的容量衰减率为10.3%。在55℃下,该样品第1和第40循环的放电容量分别为164和142mAh·g-1,40循环的容量衰减率为13.4%。在不同倍率电流下,该样品连续充放电的放电容量分别为162mAh·g-1（0.1C）、152mAh·g-1（1C）、147mAh·g-1（2C）、138mAh·g-1（5C）和130mAh·g-1（10C）。2.将理论组成为Li1.00Ni0.82Co0.15Al0.03O2的正极材料组装成扣式半电池,制备了经充放电循环和储存的样品电池。研究表明,在储存样品的表面形成了由Li2CO3和少量ROCO2Li组成的钝化膜。在1C倍率电流下,未储存、储存20天、储存2个月和储存3个月的样品电池第1循环的放电容量分别为155、132、72和48mAh·g-1,第40循环的放电容量分别为141、123、65和44mAh·g-1,40循环的容量衰减率分别为9%、6.8%、9.7%和8.3%。在储存过程中,样品电池的放电性能发生了明显的衰减。3.将理论组成为Li1.00Ni0.82Co0.15Al0.03O2的正极材料与石墨烯按不同质量比制备正极混合物。研究表明,当Li1.00Ni0.82Co0.15Al0.03O2的质量分数为95%时制备的正极混合物具有最佳的电化学性能。在连续充放电中,该样品的放电容量分别为185mAh·g-1（1C）、171mAh·g-1（2C）、155mAh·g-1（5C）和144mAh·g-1（10C）。在高温55℃下,该样品第1和第40循环的放电容量分别为205和173mAh·g-1,40循环的容量衰减率为15.6%。表明石墨烯包覆明显改善了NCA材料的大倍率电流的放电性能。
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