改性镍基锂离子电池正极材料的制备及其电化学性能研究

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本文讨论了前驱体法制备镍基锂离子电池正极材料的方法。其中,以镍钴碱式碳酸盐为前驱体,制备了具有α-NaFeO2结构的LiNi0.8Co0.2O2材料;以Mn-Ni-Co层状双羟基复合金属氧化物(Mn-Ni-Co-LDHs)为前驱体,合成了层状LiMn0.4Ni0.4Co0.2O2材料。此外,还以碱式碳酸钴前驱体经焙烧得到介孔结构Co3O4纳米晶。本论文采用XRD、ICP、FT-IR、TG/DTA-EGMS、TEM、SEM、FESEM和电化学测试等手段,从前驱体的晶型结构、化学组成和形貌等对电极材料的结构、电化学性能等的影响入手,确定了材料的最佳合成条件,并探讨了影响材料电化学性能的主要因素。 镍钴碱式碳酸盐前驱体是以NH4HCO3为沉淀剂,通过旋转液膜反应器法制备的,前驱体与LiNO3混合经焙烧等过程制备LiNi0.8Co0.2O2正极材料。本合成方法主要有以下三方面优点:1、以NH4HCO3为沉淀剂,NH4+在焙烧过程中变为NH3完全释放,避免了Na+、K+等阳离子的引入;2、工艺相对易于控制,并且NH4HCO3价格便宜,降低了合成成本;3、用旋转液膜反应器法可以得到粒径分布均一的前驱体。实验结果表明原料的混合方式、干燥方式及混合粉体的焙烧温度对LiNi0.8Co0.2O2的结构和电化学性能均有较大影响。在最佳工艺条件下制备的LiNi0.8Co0.2O2,在2.75~4.5V(vs.Li+/Li)的充放电电压范围内,电流密度为0.1mA·cm-1条件下,首次放电比容量为204.3mAh·g-1,第45次充放电循环的放电比容量
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