【摘 要】
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作为如今重要的储能器件,锂离子电池在移动电子设备、电动汽车等领域得到了广泛的应用。在各种正极材料中,Li Co O2（LCO）是锂离子电池中最重要的材料之一,但LCO的内在缺陷限制了其进一步的应用。本文以层状LCO正极材料为研究对象,主要采取单金属元素离子掺杂、多元素共掺杂两个策略对材料进行改性,探索了单元素掺杂和多种元素共掺杂改性对钴酸锂材料在4.5 V高电压下性能的影响,主要研究内容如下:（1
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作为如今重要的储能器件,锂离子电池在移动电子设备、电动汽车等领域得到了广泛的应用。在各种正极材料中,Li Co O2（LCO）是锂离子电池中最重要的材料之一,但LCO的内在缺陷限制了其进一步的应用。本文以层状LCO正极材料为研究对象,主要采取单金属元素离子掺杂、多元素共掺杂两个策略对材料进行改性,探索了单元素掺杂和多种元素共掺杂改性对钴酸锂材料在4.5 V高电压下性能的影响,主要研究内容如下:（1）采用高温固相法,以四氧化三钴和碳酸锂为原料成功地合成出了Al、Mg、Ti或W元素单掺杂的钴酸锂材料。在4.5 V的高电压充放电条件中,掺杂样品对钴酸锂的循环性能都有提升,其中W-LCO样品对循环性能的提升最为明显,经过200圈循环后,Bare-LCO样品的容量保持率（57%）远低于W-LCO样品（82%）。分析表明W掺杂有效抑制了LCO在充放电过程中的“六方-单斜-六方”的相转变,稳定了LCO的结构,提升了其循环稳定性。（2）在单金属元素掺杂改性的基础上,采用多种金属元素共掺杂改性LCO正极材料,Ti-Mg-Al共掺杂对钴酸锂的循环性能提升最为明显。TMA-CO样品在4.5 V高截止电压、循环200圈后的容量保持率高达85%,相比于Bare-LCO材料提升了二十八个百分点。研究表明Ti-Mg-Al三种元素共掺杂有效抑制了LCO在充放电过程中的相转变,稳定了LCO的结构,降低了材料的电荷转移阻抗。
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