高镍三元正极材料制备及改性研究

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锂离子电池作为新能源汽车可替代的能源材料在社会发展中起到相当大的作用。其中富镍的锂离子电池材料由于其具有较多商业化方面的优势而被广泛重视。其中,优势包括放电比容量较高、原材料易于使用等。缺点也较明显,循环性能不占优势以及有一定的安全风险等。本文针对富镍正极材料纯样进行制备方向的研究,同时针对商业化遇到的难题进行探索性研究,以改善其较差的循环性能。针对NCM811材料循环容量衰减问题进行研究。(1)通过溶胶凝胶法合成了形貌规则、粒径分布均匀的NCM811材料。并研究了溶胶凝胶工艺中合成温度、煅烧温度、添加剂比例等因素对富镍正极材料物相及电化学性能等方面的影响。结果表明:NCM811正极材料的结构和性能随反应温度值和络合剂浓度的变化而变化。材料性能随煅烧温度的提升而下降。(2)本论文第二部分工作是在NCM811成品基础上进行包覆改性。利用湿化学法对NCM811进行表面包覆,并经热处理后获得磷酸锌和磷酸钠表面改性的NCM811电极材料。之后详细探讨了表面改性处理对材料电化学性能的影响。结合XPS以及EDS测试结果,磷酸锌表面改性处理不仅在样品与电解液界面构筑了一层保护层,在高温烧结过程中,Zn2+离子还渗入电极材料的内部,起到了类似掺杂的稳定结构作用。同时用了PVP与柠檬酸辅助包覆方法进行表面改性处理,进一步研究了包覆方法的内在机理及作用机制。(3)本论文第三部分工作是在NCM811成品基础上进行锂离子导体的包覆和掺杂的改性。用磷酸锂与磷酸钛锂进行包覆,并经热处理后获得磷酸锂和磷酸钛锂表面改性的NCM811电极材料,之后详细探讨了表面改性处理对材料电化学性能的影响。同时研究了不同半径离子的掺杂对NCM811成品的影响。实验结果表明锂离子导体的包覆与离子掺杂提升了材料电化学性能。
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