【摘 要】
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锂离子电池作为一种高能量,长寿命且环保的储能设备,已被广泛应用于日常生活中,但随着社会的快速发展,人们对锂电池的性能要求也越来越高。开发安全可靠,绿色环保,且拥有更高能量密度的电极材料将是未来电池行业的主要任务,而富锂锰基正极材料因具有高能量低成本的优点,已然成为下一代正极材料的研究热点。本文以硫酸盐为原料,（NH4）2CO3为沉淀-络合剂,通过共沉淀法制备得到Mn1-2xNixCoxCO3前驱体
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锂离子电池作为一种高能量,长寿命且环保的储能设备,已被广泛应用于日常生活中,但随着社会的快速发展,人们对锂电池的性能要求也越来越高。开发安全可靠,绿色环保,且拥有更高能量密度的电极材料将是未来电池行业的主要任务,而富锂锰基正极材料因具有高能量低成本的优点,已然成为下一代正极材料的研究热点。本文以硫酸盐为原料,（NH4）2CO3为沉淀-络合剂,通过共沉淀法制备得到Mn1-2xNixCoxCO3前驱体,再混以Li2CO3球磨烧结得到0.2Li2Mn O3·0.8Li TMO2。并通过正交实验法,探讨了p H值、Mn/Ni/Co比例、煅烧时间对于富锂锰基正极材料的影响,结果表明当p H=8,Mn/Ni/Co比例为3:1:1,煅烧时间为12h制得的0.2Li2Mn O3·0.8Li TMO2（TM=Mn、Ni、Co）具有最佳的电化学性能,在以25m A·g-1电流密度充放电后,首圈放电容量为248m Ah·g-1,首次库伦效率为69.9%,但其高倍率性能差,5C(1C=250m A·g-1)倍率放电时,容量为0m Ah·g-1。针对原始材料倍率性能差的缺点,本实验采用了Na+、La3+掺杂的方式对其进行了改性研究。首先,通过XRD测试可以发现,微量元素掺杂并不会改变原始材料的晶体结构,并结合XPS测试分析可知,Na+、La3+已经掺杂进原始材料中,改变了原有过渡金属的化学环境,提高了Mn-Ni-Co的平均价态。最后,通过电化学测试可知,当单元素掺杂时,Na+最优掺杂量为2wt%,La3+最优掺杂量为0.5wt%,初始库伦效率分别为63.2%、72.7%,同时,5C倍率放电下,容量分别有60m Ah·g-1,31m Ah·g-1。双元素共掺杂时,最优掺杂量为0.5wt%,初始库伦效率为69.4%,5C倍率放电下的容量有28m Ah·g-1。此外,0.5wt%共掺杂的低倍率放电容量高于2wt%Na+掺杂时的放电容量,循环性能优于同掺杂量下的La3+掺杂样品。
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