论文部分内容阅读
随着时代的发展,人们对于电池的性能要求越来越高。作为当今已经商业化程度非常高的锂离子电池正极材料LiCoO2还有许多不可取代的优势,但是LiCoO2存在价格昂贵、安全性差等缺陷将会被综合性能更佳的新正极材料所替代。以LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2为代表的三元材料,不但具有LiCoO2放电电压高,电压平台稳,比能量高等优点,而且成本低,合成简单,对环境污染小等特点,并日益受到社会的关注。本文深入研究了合成温度,pH值,压力,煅烧温度,煅烧时间等影响正极材料LiNi05Co0.3Mn0.2O2性能的影响因素,最终得出了一个最佳的合成条件。正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2最佳合成条件是合成温度为55℃,pH值为8,压力为15 Mpa,煅烧时间为20 h,温度为850℃。通过一系列的性能测试手段如XRD,SEM,蓝电测试仪等来对合成的样品进行结构和性能进行表征。 本文采用一种改变压力来提高材料振实密度的方法。该方法操作简单,效果明显,还不引入新的杂质,具有很好的经济效益。采用改变压力提升振实密度的方法能使正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的振实密度达到2.35g/cm-3。在最佳合成条件下,合成出的样品LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2存在着阳离子混排,结构不稳定的问题。为了解决这个问题,需要对正极材料进行改性的研究,本文尝试掺杂Fe3+来改善正极材料的混排问题,使初始充放电比容量得到了提高。但是正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2还存在电池的循环性能差的问题。为此本文深入分析了使用F-离子来替代O2-离子的对材料性能的影响。通过实验发现,掺杂F-离子后能明显改善了正极材料的循环性能和振实密度。最后本文尝试对正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2同时掺杂Fe3+和F-来改善样品的电化学性能。正如预想地那样,共掺杂后的正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的充放电50个循环后容量保持率依然达到了99.21%,表明使用Fe3+-F-共掺杂时能发挥协同作用达到改善正极材料电化学性能。因此,本文通过对LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2材料同时掺杂Fe3+和F-达到对其电化学性能的提升。