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锂离子电池具有比能量大,循环寿命长,安全性能好等优点,使其在移动电子设备中的应用很广,包括手机、笔记本电脑、电子表以及数码相机等等。近年来,锂电池研究热点大多集中在对其正负极材料的改善,对于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料以及硅负极材料来说更是如此。本文用固相和溶胶凝胶法合成了三元材料并优化其工艺,同时,利用电化学工作站分析和研究了电池活化,并给出了动力学的解释。另外,本文还对P型硅负极材料的性能研究做出了一定的探索。1.采用固相法制备了三元正极材料,并从单一因素考虑,得到的最佳的合成工艺为:烧结温度为900℃、烧结时间为15h、配锂量为Li:M=1.1:1,此产物的首次放电比容量为175mAh/g。正交试验分析得出的最佳工艺为:烧结温度为900℃、烧结时间为20h、配锂量为Li:M=1.1:1,烧结温度是影响锂离子电池放电比容量的最主要因素,烧结时间相比却是最次要因素,提升锂离子电池容量可从减小配锂量和提高烧结时间两个方面入手,但是也只能是微弱的提升。2.采用三角电压信号作为电池活化输入信号,经活化后,压片烧结产物的首次放电容量由169.7mAh/g提高到225mAh/g,粉体烧结产物的首次充放电容量由149mAh/g提高到175mAh/g。为探讨活化前后动力学差异,利用阻抗法和计时电流法分别对活化前后的电池进行测试,用Zview软件对阻抗拟合曲线进行拟合,结果显示:活化后的电池Re相对较小,Rsf相对较大且均随循环次数的变化很小;活化后,烧结产物的锂离子扩散系数有所提升。3.采用溶胶凝胶法制备了三元正极材料,其最佳合成工艺条件为:烧结温度为900℃、烧结时间为15h及配锂量为1.1,此放电比容量为187.2mAh/g,循环35次后容量保持率为90.9%。阻抗测试结果表明,材料具有较低的阻值;CV测试结果表明材料具有良好的可逆性。将固相法与溶胶凝胶法获得产物对比发现,固相法所得容量较高,但是循环性能相对较低,材料的可逆性要略差于溶胶凝胶法。4. P-Si材料具有良好的电化学性能,45次循环后比容量一直保持在530mAh/g左右。利用阻抗拟合曲线计算P-Si电极锂离子扩散系数,其扩算系数高于无定形硅薄膜中的;通过SEM图片可以看出,无论是循环前还是循环后,均没有颗粒粉化现象;因此,P型掺杂可以抑制循环过程中的材料体积膨胀及粉化。