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锂离子电池镍基正极材料是近年来研究者们认为有可能替代钴酸锂材料的一种材料,因为它具有价格低、容量高、污染小等优点。本论文着重对LiNi0.7Co0.3O2材料进行研究,并研究了掺杂Al3+、Mg2+和Al3+/Mg2+共同掺杂,以期望得到综合性能好的正极材料。通过XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电镜)及电化学性能测试等手段系统的研究样品材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能。 本论文主要采用化学共沉淀法合成了材料前驱体。通过对比锂配比、合成温度、保温时间等对材料的影响,优化合成材料的条件,合成具有良好性能的LiNi0.7Co0.3O2材料。最佳的Li/(Ni+Co)摩尔配比为1.08。最好在通入稳定的空气气流中合成,材料的性能更优,能够使放电比容量从115.2提高到143mAh/g。最佳的烧成制度:在流动的空气气流中采用三段焙烧方式,第一段焙烧温度为400℃,保温时间2小时;第二段焙烧温度为650℃,保温时间4小时;第三段焙烧温度为750℃,保温时间12小时。合成材料组装AA电池在25℃、电压2.75V-4.2V条件下化成,2.75-4.2V下1C充放电循环时,其首次放电比容量为143mAh/g,循环100次后为125.4mAh/g,容量保持率为87.69％。 Al3+掺杂LiNi0.7Co0.3O2材料来合成LiNi0.7Co0.3-xAlxO2(x=0.000、0.025、0.050、0.075、0.100、0.150)系列材料的电化学性能结果表明,一定量的Al3+(x=2.5%)掺杂能提高材料的放电比容量及循环性能。初始放电比容量为147.5mAh/g,经100次循环后比容量为130.3mAh/g,容量保持率为88.33%。倍率测试时,先以1C循环,经30次循环后材料的比容量为142.1mAh/g,容量保持率为96.34%;30次以后以2C倍率循环,放电比容量仍然保持在137.4mAh/g,相当于1C的容量的保持率为93.15%。适量掺杂Al3+后的材料倍率性能优于未掺杂材料。 Mg2+掺杂LiNi0.7Co0.3-xMgxO2(x=0、0.025、0.05、0.075、0.10)系列材料电化学性能表明,Mg2+掺杂样品首次放电比容量大幅度的下降,从未掺杂材料的143降到掺杂材料的131.1mAh/g,随着掺杂量的增加,比容量减少,但是当x=0.05时,材料的循环性能有略微提高,容量保持率从87%提高到88%。 Al3+、Mg2+共同掺杂LiNi0.7Co0.3O2材料来合成LiNi0.7Co0.0275Al0.025-xMgxO2(x=0、0.01、0.015、0.02、0.025)系列材料,两种离子共同掺杂和单种Mg2+掺杂合成材料比单种掺杂Al3+合成的材料首次放电比容量有减少,随掺杂量的增加,比容量减少,但当x=0.02时,两种离子共同掺杂材料的循环性能有一定的提高,容量体持率提高到97.23%。