论文部分内容阅读
LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2层状正极材料,具有Ni、Mn、Co三种离子形成的层状正极材料的协同效应,具有较优的电性能,但其循环稳定性、高电压高倍率等循环性能还有待提高。本论文通过共沉淀法合成镍钴锰氢氧化物前躯体,混锂后高温焙烧合成锂离子正极材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2,通过逐一因素变化,讨论了合成条件对其性能的影响,优化合成工艺。同时掺杂MgO、TiO2、Al(NO3)3对锂离子正极材料进行改性研究,并测试分析了正极材料结构、形貌、电化学性能。本文研究讨论了正极材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2的合成温度、锂配比以及保温时间,得到其最佳工艺参数是：焙烧温度920℃、锂配比1.06、保温时间15小时。在此工艺条件下合成的材料,常温25℃在1C倍率电流下2.75-4.2V测试时,首次放电比容量是159.2mAh/g,在循环100次后放电比容量是141.0mAh/g,容量保持率是88.6%；容量保持率大于80%的循环次数是235次,说明材料具有良好的循环性能。在2.75-4.4V电压下1C、2C、3C、4C循环放电比容量依次是174.2mAh/g、164.1mAh/g、155.1mAh/g和140.2mAh/g。实验中,Mg掺杂正极材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2后,材料的常温循环性能有了很大的改善。其中掺杂3%MgO的正极材料性能较优,在1C倍率电流2.75-4.2V循环时,其首次放电比容量达到150.6mAh/g,循环100次、200次其放电比容量分别是140.6mAh/g、135.4mAh/g,相对应的容量保持率是93.4%、89.9%。Ti掺杂正极材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2后,1C倍率电流2.75-4.2V循环时,材料的循环稳定性有很大提高。其中掺杂3%TiO2的正极材料电性能较优,首次放电比容量达到149.5mAh/g,200次循环的放电比容量是142.3mAh/g,容量保持率达到95.2%,循环420次后,容量保持率仍然大于80%。A1掺杂合成的Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]1-xAlxO2正极材料,其循环稳定性提高了,掺杂A1后的材料电性能较优的是掺杂2%Al(NO3)3的A2正极材料,在1C倍率电流2.75-4.2V电压下循环的首次放电比容量是150.0mAh/g,循环200次后放电比容量是137.0mAh/g,容量保持率是91.3%,保持率大于80%的循环次数大于400次。